Nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ nâng cao chất lượng bộ cam dẫn trên máy dập viên ZPN33B, nhằm nâng cao chất lượng sản xuất viên nén cho ngành Dược Việt Nam

RƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự do - Hạnh phúc THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG BỘ CAM DẪN CHÀY TRÊN MÁY DẬP VIÊN ZP33B, NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG SẢN XUẤT VIÊN NÉN CHO NGÀNH DƢỢC VIỆT NAM Học viên : KS Phạm Quang Bình Lớp: CHK9-CTM. Hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Vũ Quý Đạc TRƢỞNG KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC HƢỚNG DẪN KHOA HỌC HỌC VIÊN TS NGUYỄN VĂN HÙNG PGS-TS VŨ QUÝ ĐẠC PHẠM QUANG BÌNH Thái Nguyên năm 2009 3 MỤC LỤC CHƢƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CHẾ TẠO MÁY DẬP VIÊN NÉN CỦA NGÀNH DƢỢC VIỆT NAM 1. Tình hình công nghiệp Dƣợc việt nam trong những năm gần đây và xu thế phát triển . 10 1.1. Những cố gắng của ngành Dƣợc Việt nam trong thời kỳ bao cấp 10 1.2. Thực trạng ngành dƣợc việt nam trong nhũng năm qua. 10 1.3. Xu thế phát triển của ngành dƣợc trong thời gian tới 12 2. Tình hình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các loại phụ tùng máy dập viên ở Việt Nam. 13 CHƢƠNG 2. NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA BỘ CAM DẪN MÁY DẬP ZP33B. 1. Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết 16 1.1. Cấu tạo máy 16 1.2. Nguyên lý làm việc 19 1.3. Xác định vận tốc trƣợt, áp lực tác động lên bề mặt làm việc của cam 21 1.3.1. Phân tích động học các chuyển động của chày 21 1.3.2. Tính toán các bộ truyền 23 1.3.2.1. Bộ truyền đai. 23 1.3.2.2. Bộ truyền trục vít – bánh vít 24 .1.3.3. Phân tích lực tác dụng lên bề mặt của cầu trƣợt 25 1.3.3.1. phân tích các lực tác dụng vào chày 25 1.3.3.2. Lực tác dụng lên cầu trƣợt. 30 1.3.4. Tính toán sức bền của cam sử dụng phần mền cosmos Design star 4.0 theo phƣơng pháp phần tử hữu hạn 32 1.3.4.1. Giới thiệu phần mền cosmos Design star 4.0 33 4 1.3.4.2. Nhận xét 36 2. Nghiên cứu xác định yêu cầu kỹ thuật sản phẩm: 37 2.1. Sai số tƣơng quan về hình dáng hình học các bề mặt làm việc 37 2.2. ảnh hƣởng của quá trình nhiệt luyện đến hình dáng hình học 38 2.3. Xác định các dạng hỏng chủ yếu, nguyên nhân, cơ chế mòn bề mặt làm việc của cam 39 2.3.1. Mòn do dính 40 2.3.1.1. Hiện tƣợng 40 2.3.1.2. Cơ chế mòn. 40 2.3.1.3. Các nhân tố ảnh hƣởng đến mòn do dính. 41 2.3.2. Mòn do cào xƣớc 43 2.3.2.1. Mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo 43 2.3.2.2. Mòn do cào xƣớc bằng nứt tách 47 2.3.2.3. Mòn hoá học 48 2.3.3. Mòn do mỏi 50 2.3.3.1. Hiện tƣợng 50 2.3.3.2. Cơ chế mòn 50 2.3.3.3. Các nhân tố ảnh hƣởng đến mòn do mỏi 52 2.3.4. Mòn fretting 52 2.3.4.1. Hiện tƣợng 52 2.3.4.2. Cơ chế mòn fretting 52 2.3.4.3. Các nhân tố ảnh hƣởng đến mòn fretting. 53 2.3.5. Mòn do va chạm 53 2.3.5.1. Mòn do va chạm của hạt cứng (erosion) 51 2.3.5.2. 2.3.5.3. Mòn do va chạm của các vật rắn (percussion). Các nhân tố ảnh hƣởng đến mòn va chạm 54 55 2.3.6. Đánh giá ảnh hƣởng của các dạng hao mòn ở chi tiết cam. 55 2.4. Chỉ ra các hạn chế của chi tiết và xác định yêu cầu kỹ thuật chế tạo chi tiết 55 5 CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO SẢN PHẨM BẰNG CÔNG NGHỆ CAO VÀ CÁC BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ BỀ MẶT NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM 1. Giới thiệu chung 57 2. Thiết kế tái tạo sản phẩm 58 2.1. Các phƣơng pháp quét 58 2.1.1. Phƣơng pháp quang học 58 2.1.2. Phƣơng pháp cơ học 58 2.2. Quét hình bề mặt chi tiết 62 2.3. Xây dựng bề mặt 66 2.3.1. Xây dựng lƣới bề mặt từ các đám mây điểm 66 2.3.2. Đơn giản hoá lƣới tam giác 66 2.3.3. Chia nhỏ lƣới 67 2.3.4. Các mô hình hình học 67 2.4. Chỉnh sửa và hoàn thiện mẫu 3D từ dữ liệu quét 68 3. Chế tạo sản phẩm 69 3.1. Phân tích chi tiết chế tạo 69 3.2. Quy trình công nghệ chế tạo và gia công cam dẫn 72 3.3. Thiết kế chƣơng trình gia công 73 3.3.1. Thiết kế CAM trên phần mềm Mastercam 73 3.3.2. Kết nối chƣơng trình với máy CNC 76 3.3.3. Điều chỉnh máy để gia công 77 3.4. Gia công Cam trên máy VMC-85S 78 4. Biện pháp công nghệ bề mặt nâng cao tuổi bền của cam dẫn 79 4.1. Thấm N lớp bề mặt 79 4.2. Các phƣơng pháp thấm Nitơ truyền thống 80 4.3. Vật liệu thấm 80 6 4.4. Tính chất của lớp thấm nitơ 80 5. Kết luận chƣơng 3 82 CHƢƠNG 4 :PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ. 1. Độ chính xác chế tạo cam dẫn. 83 2. Các dạng sai số tái tạo ngƣợc cam dẫn 84 3. Phân tích các sai số tái tạo ngƣợc 84 3.1. Sai số quét hình. 84 3.2. Sai số khi tạo lƣới tam giác 84 3.3. Sai số do đơn giản hoá lƣới tam giác 85 3.4. Sai số do khi chia nhỏ lƣới 85 3.5. Sai số khi hiệu chỉnh bề mặt 85 4. Lắp đặt chạy thử. 86 5. Kết luận chƣơng 4 86 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 7 PHẦN MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài: - Hiện nay cả nƣớc ta có khoảng 200 công ty dƣợc, trong số đó chỉ có khoảng 70 công ty đủ tiêu chuẩn GMP (tiêu chuẩn Đông nam Á) theo lộ trình của nhà nƣớc đề ra là đến 2010 tất cả các công ty dƣợc muốn hoạt động tiếp thì phải đủ điều kiện theo tiêu chuẩn WHU (tiêu chuẩn thế giới) - Dân số nƣớc ta hiện nay gần 90 triệu (thứ 13 trên thế giới), điều kiện môi trƣờng nƣớc ta là kém, phát sinh nhiều bệnh tật. Do vậy thị trƣờng thuốc viên ở nƣớc ta hiện nay là rất tiềm năng, các máy dập viên ta chƣa sản xuất, hầu hết máy dập của các công ty đều nhập từ nƣớc ngoài nhƣ Trung Quốc, Đức, Thái Lan…phụ tùng cho các máy dập viên mua theo hợp đồng kinh tế, hoặc mua theo đƣờng tiểu ngạch. Trong hệ thống máy dập viên cụm chi tiết cam dẫn chầy giữ vai trò rât quan trọng, ảnh hƣởng trực tiếp đến chuyển động vừa quay vừa tịnh tiến của chầy. Hiện nay nƣớc ta chƣa có một nhà máy hay cơ sở sản xuất nào nghiên cứu chế tạo hệ thống cam dẫn của máy dập viên ZP33B - Do vậy đề tài “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ nâng cao chất lượng bộ cam dẫn chày trên máy dập viên ZP33B nhằm nâng cao chất lượng sản xuất viên nén cho ngành Dược Việt Nam” là thực sự cấp thiết trong điều kiện hiện nay. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Tình hình phát triển của thị trƣờng phụ tùng máy dập viên nói chung và cầu trƣợt máy dập viên ZP33B nói riêng Các nguyên nhân hỏng của cam trƣợt máy dập ZP33B, trong quá trình làm việc. Cấu tạo tế vi của cầu trƣợt trên. 8 Xác định vận tốc trƣợt, áp lực tác dụng lên bề mặt cam, từ đó xác định biểu đồ ứng suất, biến dạng của cam trƣợt Nghiên cứu lựa chọn vật liệu và các biện pháp công nghệ để chế tạo chi tiết đảm bảo khắc phục các nhƣợc điểm thƣờng Chế tạo cam trƣợt trên máy CNC đảm bảo độ bền, độ chịu mài mòn cao và chạy thử trên máy ZP33B. 3. Nội dung nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu tổng quan về ngành công nghiệp dƣợc việt nam. Thiết bị, phụ tùng máy dập viên trong công cuộc đổi mới hiện nay. Nghiên cứu quá trình làm việc của hệ thống cam dẫn: điều kiện làm việc của cam dẫn, quá trình mòn hỏng khi làm việc, tìm hiểu cấu tạo tế vi của chúng. Xây dựng các biểu đồ ứng suất, biến dạng của cam từ đó tìm ra các hạn chế của chi tiết Xây dựng qui trình công nghệ chế tạo chi tiết cam và tiến hành chạy thử nghiệm 4. Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài - Nghiên cứu hoạt động của máy dập viên nén, điều kiện làm việc của hệ thống cam dẫn, tình trạng chịu ma sát, mòn giữa bề mặt cam và vai chầy dập từ đó xác định những yếu tố cơ bản ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng chế tạo sản phẩm. - Nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ chế tạo và các biện pháp kỹ thuật bề măt nhằm kéo dài tuổi thọ của máy và nâng cao chất lƣợng sản xuất thuốc viên - Để chế tạo hệ thống cam dẫn cho máy dập viên ZP33B, có thể gia công trên các máy vạn năng, vấn đề là hệ thống đồ gá và quy trình công nghệ hợp lí 9 - Đã có nhiều cơ sở chế tạo, nhƣng chất lƣợng không ổn định, tỉ lệ phế phẩm cao không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, sản xuất không hiệu quả. - Trong khi đó nhu cầu thực tế của các doanh nghiệp dƣợc về loại phụ tùng này là rất lớn. 10 CHƢƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CHẾ TẠO MÁY DẬP VIÊN NÉN CỦA NGÀNH DƢỢC VIỆT NAM 1. Tình hình công nghiệp Dƣợc việt nam trong những năm gần đây và xu thế phát triển . 1.1. Những cố gắng của ngành Dƣợc Việt nam trong thời kỳ bao cấp. Từ sau ngày đất nƣớc thống nhất (1975), công nghiệp dƣợc Việt Nam đã có “một hệ thống” (nói đúng hơn là một tập hợp) cơ sở sản xuất dƣợc phẩm phân cấp theo tầng nấc hành chính: các doanh nghiệp dƣợc trung ƣơng (chủ yếu có nhà máy ở Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh), các doanh nghiệp cấp tỉnh, thành phố và hơn 500 cơ sở sản xuất của các công ty dƣợc phẩm huyện. Toàn bộ “hệ thống sản xuất” này tồn tại dựa trên giá trị 30 triệu rúp chuyển nhƣợng (tƣơng đƣơng 30 triệu USD) về thuốc do khối SEV viện trợ và trao đổi thƣơng mại cho Việt Nam trƣớc khi khối SEV sụp đổ, bao gồm một số thành phẩm thuốc (cảm sốt, kháng sinh nhóm betalactam, corticoid, vitamin...) và một số nguyên liệu dƣợc thiết yếu. Nguồn nguyên liệu thứ hai đƣợc ngành dƣợc tạo ra dựa trên nguồn ngoại tệ “tự có” do các doanh nghiệp xuất khẩu dƣợc liệu thô và tinh dầu để nhập khẩu thuốc thành phẩm và nguyên liệu dƣợc. Nhờ vậy mà trong suốt thời kỳ Việt Nam bị Mỹ thực hiện chính sách thù địch cấm vận kinh tế, ngành dƣợc vẫn có thể đáp ứng đƣợc nhu cầu thiết yếu nhất về thuốc, góp phần quan trọng vào những thành tựu nổi bật của ngành y tế Việt Nam thời bao cấp. Mức tiêu thụ bình quân thuốc trên đầu ngƣời thời kỳ này (1975-1990) đạt vào khoảng 0,5-1USD/năm. 1.2. Thực trạng ngành dƣợc việt nam trong nhũng năm qua. Cho đến cuối những nǎm 80, theo chủ trƣơng phân cấp những hiệu thuốc huyện giao cho ủy ban nhân dân quản lý. Ngành Dƣợc Việt Nam có hàng trǎm công ty, xí nghiệp trung ƣơng, tỉnh và hơn 500 công ty dƣợc cấp huyện. Thực hiện Nghị định 388/HĐBT, ngành Dƣợc đã từng bƣớc sắp xếp lại mạng lƣới các doanh nghiệp một cách hợp lý và hiệu quả. Từ chỗ hơn 600 doanh nghiệp, chuyển thành 20 doanh nghiệp trung ƣơng và hơn 100 doanh nghiệp địa phƣơng chuyên sản xuất, kinh doanh về dƣợc. 11 Trƣớc đây, các xí nghiệp sản xuất dƣợc phẩm trong nƣớc đều là xí nghiệp bào chế thuốc mà nguyên liệu chủ yếu đƣợc nhập từ nƣớc ngoài theo các con đƣờng khác nhau. Trang thiết bị, máy móc, nhà xƣởng phần lớn còn cũ kỹ, lạc hậu, trình độ công nghệ rất hạn chế. Những nǎm gần đây, nhiều xí nghiệp dƣợc đã mạnh dạn đầu tƣ, đổi mới công nghệ đồng bộ và hiện đại, cải tạo, xây dựng lại cơ sở sản xuất, thực hiện tốt tiêu chuẩn sản xuất thuốc (GMP) của khối ASEAN. Một số xí nghiệp đã chú ý đầu tƣ nâng cấp trang thiết bị và nâng cao trình độ chuyên môn kiểm nghiệm chất lƣợng thuốc, nghiên cứu để tǎng tuổi thọ và sinh khả dụng của thuốc. Chủng loại các mặt hàng sản xuất trong nƣớc ngày càng đa dạng, phong phú, mẫu mã đƣợc cải tiến, đáp ứng nhu cầu ngƣời tiêu dùng. Nǎm 1996, lần đầu tiên Liên doanh sản xuất nguyên liệu giữa Xí nghiệp dƣợc phẩm trung ƣơng 24 và Công ty Woopyung Hàn Quốc đã bán tổng hợp thành công ở quy mô công nghiệp thuốc kháng sinh amocillin. Đây là bƣớc tiến rất quan trọng trong ngành sản xuất dƣợc phẩm của chúng ta. Trong lĩnh vực xuất nhập khẩu thuốc và nguyên liệu làm thuốc, trƣớc nǎm 1989, có hàng trǎm công ty, kể cả những công ty không có chức nǎng và không có chuyên môn về kinh doanh dƣợc phẩm cũng tham gia, do vậy đã tạo nên một thị trƣờng hỗn loạn mà ngành Y tế không quản lý cả về số lƣợng lẫn chất lƣợng. Thực hiện Quyết định số 113/HĐBT ngày 9-5-1989, ngành Y tế đã tiến hành sắp xếp lại và tới nay chỉ còn 35 công ty, xí nghiệp đƣợc phép nhập khẩu nguyên liệu, phụ liệu phục vụ cho sản xuất của chính mình. Nhờ vậy, công tác xuất nhập khẩu thuốc và nguyên liệu làm thuốc dần dần ổn định và đi vào nề nếp. Trị giá thuốc và nguyên liệu đƣợc nhập khẩu không ngừng gia tǎng qua từng nǎm: Nǎm 1990 là 61.360.379 USD, nǎm 1996 là 349.409.000 USD, nǎm 1997 là 387.096.000 USD, nǎm 1998 là 415.727.000 USD, nǎm 1999 dự kiến là 450.000.000 USD. về các mặt tổ chức, trình độ quản lý để theo kịp yêu cầu đổi mới, chƣa đủ nǎng lực quản lý có hiệu quả thị trƣờng thuốc ngày càng đa dạng và phức tạp. 12 Một vấn đề khác cũng đáng lƣu ý là lực lƣợng cán bộ dƣợc sĩ đại học bổ sung cho các tỉnh, thành phố (trừ Hà Nội và TP Hồ Chí Minh) giảm đi rất nhiều; có nhiều tỉnh nhiều nǎm nay không đƣợc dƣợc sĩ đại học về nhận công tác. Nhiều công ty, xí nghiệp thiếu cán bộ chuyên môn ở vị trí chủ chốt, nhiều chủ nhiệm hiệu thuốc huyện chỉ là dƣợc sĩ trung cấp. Nếu không có biện pháp kịp thời trong vài nǎm tới sẽ không có cán bộ thay thế. Tuyến y tế cơ sở không có biên chế đƣợc dƣợc tá cho trạm y tế xã cũng là một khó khǎn cho công tác quản lý dƣợc. Đội ngũ cán bộ quản lý chuyên môn kỹ thuật của các công ty, xí nghiệp vừa thiếu vừa chƣa đủ về trình độ đáp ứng yêu cầu của nhiệm vụ mới. Điều kiện vật chất của các cơ quan kiểm nghiệm nói chung còn gặp nhiều khó khǎn, thiếu thốn, phân tán và thiếu đồng bộ, thực sự chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu đòi hỏi của công tác quản lý chất lƣợng. Các đơn vị nói chung, đặc biệt là các đơn vị sản xuất thiếu vốn lƣu động, thiếu vốn đầu tƣ để mở rộng khả nǎng kinh doanh của đơn vị mình, trong khi đó số lao động dƣ dôi do hậu quả từ thời bao cấp còn nhiều. 1.3. Su thế phát triển của ngành dƣợc trong thời gian tới. Trong những năm qua, ngành công nghiệp dƣợc với sự tham gia của các thành phần kinh tế đã tạo bƣớc phát triển mới, từng bƣớc đáp ứng nhu cầu thuốc phục vụ chăm sóc và bảo vệ sức khỏe nhân dân. Các doanh nghiệp đƣợc đầu tƣ mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu về tiêu chuẩn với 200 doanh nghiệp sản xuất thuốc, trong đó có 76 cơ sở đạt tiêu chuẩn thực hành tốt sản xuất thuốc (GMP), 83 doanh nghiệp đƣợc cấp giấy chứng nhận đủ điều kiện sản xuất thuốc có nguồn gốc từ dƣợc liệu... Ðến hết năm 2007, thuốc sản xuất trong nƣớc ngày càng đáp ứng nhiều hơn nhu cầu sử dụng của nhân dân, nếu tính theo giá trị sử dụng thì con số này chiếm hơn 50%; tiền thuốc bình quân đầu ngƣời của Việt Nam đã đạt 12,7 USD. Về cơ bản thuốc sản xuất trong nƣớc đã đáp ứng tƣơng đối đầy đủ các thuốc thiết yếu và thuốc phục vụ điều trị trong khối bệnh viện. Thuốc sản xuất trong nƣớc hiện nay bảo đảm đƣợc 773 hoạt chất, đạt gần 52% trong tổng số 1.500 hoạt chất đăng ký lƣu hành ở Việt Nam; đồng thời chiếm 20 trong tổng số 27 nhóm dƣợc lý theo phân loại của Tổ chức Y tế thế giới. 13 Tuy có bƣớc phát triển nổi bật đó, nhƣng nền công nghiệp dƣợc Việt Nam vẫn còn non yếu, chƣa chủ động đƣợc thuốc sản xuất trong nƣớc để đáp ứng nhu cầu chăm sóc sức khỏe nhân dân vì tới 90% nguyên liệu sản xuất vẫn phải nhập khẩu. Bên cạnh đó, hầu hết các cơ sở sản xuất dƣợc phẩm ở Việt Nam sản xuất mang tính tự phát, chƣa đầu tƣ hợp lý cho cơ cấu sản phẩm, chỉ đầu tƣ cho những loại thuốc thông thƣờng, nhái mẫu mã, dẫn đến tình trạng đầu tƣ trùng lặp, chồng giá nhau trên thị trƣờng. Thuốc sản xuất trong nƣớc vẫn chủ yếu mang thể gốc có giá trị thấp, khả năng cạnh tranh yếu. Mặc dù đã đáp ứng đƣợc 50% nhu cầu sử dụng (tính theo giá trị sử dụng) nhƣng vẫn chỉ là những thuốc thông thƣờng; hay nhƣ việc thiếu bảy nhóm dƣợc lý lại rơi vào các nhóm thuốc chuyên khoa đặc trị. Ðồng thời, đầu tƣ nghiên cứu và sản xuất thuốc có dạng bào chế đặc biệt, thuốc chuyên khoa đặc trị, thuốc yêu cầu kỹ thuật cao, nghiên cứu sản xuất thuốc mới. Ðáng chú ý, các doanh nghiệp dƣợc phải có chiến lƣợc đầu tƣ hợp lý; tranh thủ tối đa những cơ hội khi tham gia hội nhập kinh tế quốc tế để có điều kiện cải tiến cơ sở vật chất, công nghệ sản xuất tiên tiến thông qua việc thu hút đầu tƣ nƣớc ngoài, liên doanh, liên kết chuyển giao công nghệ, nhƣợng quyền sản xuất... nhằm nâng cao chất lƣợng, tăng sức cạnh tranh của sản phẩm trên thị trƣờng. Chú trọng phát triển công nghiệp hóa dƣợc để sản xuất nguyên liệu làm thuốc nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất thuốc trong nƣớc, phù hợp mô hình bệnh tật của Việt Nam, nhất là nguyên liệu kháng sinh, nguyên liệu làm thuốc phòng, chống dịch, thuốc điều trị các bệnh phổ biến ở Việt Nam. Bên cạnh đó, có chính sách ƣu tiên phát triển công nghiệp chế biến và sản xuất thuốc có nguồn gốc từ dƣợc liệu, đƣa thuốc y học cổ truyền trở thành một phần quan trọng của ngành dƣợc Việt Nam. Phát triển các vùng công nghiệp nuôi, trồng dƣợc liệu; khai thác hợp lý dƣợc liệu thiên nhiên, bảo đảm cung cấp đủ nguyên liệu cho các cơ sở chế biến trong nƣớc và xuất khẩu. Có chính sách ƣu đãi cao nhất đối với đầu tƣ trong lĩnh vực sản xuất, nghiên cứu, chuyển giao, tiếp nhận và ứng dụng công nghệ, kỹ thuật tiên tiến, công nghệ sinh học sản xuất các thuốc mới, đầu tƣ nguyên liệu làm thuốc, thuốc thành phẩm phù hợp mô hình bệnh tật và nhu cầu sử dụng thuốc ở nƣớc ta. 14 Việt Nam là thành viên của Tổ chức Thƣơng mại thế giới (WTO), đây là cơ hội và cũng là thách thức đối với ngành dƣợc trong nƣớc. Ðòi hỏi mỗi doanh nghiệp sản xuất phải có những bƣớc đi, cách làm phù hợp để đạt đƣợc hiệu quả cả về kinh tế và y tế. Phát triển công nghiệp dƣợc trong nƣớc là xu hƣớng tất yếu, vừa bảo đảm sự tồn tại của các doanh nghiệp, vừa bảo đảm có thuốc phục vụ công tác chăm sóc sức khỏe nhân dân. 2. Tình hình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các loại phụ tùng máy dập viên ở Việt Nam. Trong công nghiệp dƣợc, máy dập viên đóng vai trò quan trọng. Hầu nhƣ tât cả các công ty dƣợc đều có máy dập viên. Ở Việt nam hiện nay có nhiều loại máy dập viên các thế hệ máy dập viên có nguồn gốc nhập về từ Đức, Trung quốc, Thái lan ... Có thể nói rằng: Ở Việt nam chƣa sản xuất máy dập viên cho nên các loại phụ tùng của máy đƣợc sản xuất ở trong nƣớc vẫn còn khiêm tốn, chƣa có tính qui mô và đồng bộ. Khi các phụ tùng.linh kiện của máy hết hạn sử dụng do mòn hoặc do sự cố bất thƣờng bị hỏng thì các công ty dƣợc có thể mua từ nguồn nhập khẩu theo đƣờng tiểu ngạch hoặc đặt hàng với các công ty cơ khí. Do nền kinh tế nƣớc ta đƣợc mở cửa chƣa lâu vì thế mà công nghiệp phụ tùng máy dập viên chƣa phát triển, chủ yếu mang tính tự phát cao,chƣa có sự điều hành vĩ mô của các cơ quan chức năng nhà nƣớc. Trong quá trình làm việc của máy dập viên phụ tùng có nhu cầu lớn nhất là các bộ chày cối. Các bộ chày cối không những khi mòn hỏng cần phải thay mà khi thay đổi mã hàng thì loạt bộ chày cối phải thay theo. Phụ tùng chày cối trong nƣớc hiện nay đã đáp ứng đủ về số lƣợng và đảm bảo về chất lƣợng phục vụ cho máy hoạt động. Quá trình thiết kế chế tạo bộ chày cối theo các đơn đặt hàng của các công ty dƣợc riêng lẻ. Ngoài bộ chày cối ra các phụ khác của máy dập viên hầu nhƣ chỉ đƣợc thiết kế, chế tạo đơn chiếc, nhỏ lẻ Hệ thống cam dẫn chày dập của máy dập viên trong quá trình làm việc thƣờng bị mòn bề mặt làm việc dẫn đến chất lƣợng viên nén không đảm bảo dẫn đến phải thay mới. Thiết kế chế tạo hệ thống cam này đã có một số cơ sở trong nƣớc đã làm xong 15 chất lƣợng không ổn định.Ngoài ra các phụ tùng khác của máy dập viên không mòn hoặc ít mòn thì chủ yếu khắc phục hỏng bằng cách sửa chữa. Ở miền bắc có 2 nhà máy ycụ 1 và ycụ 2 đặt tại Hà nội và tại thị xã Sông công, tỉnh Thái nguyên là 2 nhà máy sản xuất thiết bị ytế và một số ít các phụ tùng của máy dập viên. Ở miền nam có hợp tác xã Nam hữu ở thành phố Hồ Chí Minh sản xuất phụ tùng máy dập viên trong đó có cam trƣợt. Cho đến nay chƣa có một cơ quan, tổ chức nào đứng ra nghiên cứu, sản xuất cam trƣợt máy dập viên một cách bài bản chuyên nghiệp, có trăng chỉ là nhỏ lẻ hoặc theo đơn đặt hàng không thƣờng xuyên. Nhìn chung về nghiên cứu, thiết kế chế tạo phụ tùng máy dập viên ở Việt nam chƣa đƣợc phát triển. Có thể nói rằng đây là một thị trƣờng còn nhiều tiềm năng đang bị bỏ ngỏ, song những kết quả đạt đƣợc rất đáng khích lệ của ngành cơ khí nƣớc nhà, đó là nền tảng vững chắc cho ngành sản xuất phụ tùng máy dập viên của công nghiệp cơ khí nƣớc ta. Đất nƣớc ta có nhiều điều kiện thuận để ngành dƣợc phát triển, sự phát triển của ngành chế tạo phụ tùng máy dập viên góp phần to lớn để ngành dƣợc Việt nam đuổi kịp các nƣớc trong khu vực đông nam á và vƣơn ra thị trƣờng thế giới 16 CHƢƠNG 2. NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA BỘ CAM DẪN MÁY DẬP ZP33B. 1. Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết 1.1.Cấu tạo máy. Hình 2.1 Máy dập viên nén ZP33B 1- Mâm dập thuốc. 2- Bộ truyền đai 3- Bộ truyền TV-BV 4- Cầu trƣợt trên 5- Chầy dập thuốc. 6-Tay quay. 7- Đồng hồ đo. 8- Đế máy 17 Máy dập viên nén ZP33B là một loại máy bán tự động dập ra viên nén viên liên tục, đƣợc ứng dụng chủ yếu trong việc chế tạo thuốc viên dạng nén của ngành công nghiệp sản xuất Dƣợc phẩm, đồng thời đƣợc sử dụng để nén các nguyên vật liệu của ngành công nghiệp thực phẩm.... Máy này dùng thích hợp trong việc nén hình (trong phạm vi lực nén của máy). Hơn nữa, các loại nguyên liệu dạng hạt có hàm lƣợng bột (trên 100 mục) không vƣợt quá 10% cũng đƣợc nén ép thành viên nén với các loại kiểu dáng khác nhau. Máy này sử dụng thích hợp trong việc nén các viên hình tròn trong phạm vi đƣờng kính từ 4-13(mm), các loại kiểu hình khác và có khắc chữ ở cả 2 mặt. ( Chụp ảnh một số mẫu viên thuôc tròn, định hình) Hình :2.2. Sản phẩm của máy dạng hình tròn. 18 HÌNH 2.3: Sản phẩm của máy dạng định hình Máy này không thích hợp trong chế tạo hạt ở dạng nửa thể rắn, ẩm ƣớt, nguyên liệu có tính dẫn ẩm, có điểm hòa tan thấp làm nguyên liệu ẩm và bột không ở dạng hạt. Thông số kỹ thuật chủ yếu: Số khuôn dập (bộ) : 33 Áp lực nén lớn nhất(N): 60000. Đƣờng kính viên nén lớn nhất (mm):13 Độ sâu nạp liệu lớn nhất (mm): 17 Độ dày viên nén lớn nhất (mm): 6 Độ dài chầy dập trên và dƣới (mm): 115 Đƣờng kính chầy dập trên và dƣới (mm):22 Đƣờng kính ngoài cối dập (mm):26 Độ sâu cối dập (mm): 22 19 Phạm vi số vòng quay của bàn quay (vòng/phút): 10- 30 Khả năng sản xuất viên nén (10.000 viên/giờ):3.96 - 11.88 Kích thƣớc bề ngoài máy (mm): 920 x 890 x1540. Sử dụng phối hợp các loại hình động cơ điện và chỉ số kỹ thuật: Loại hình động cơ điện Y 112M-6 B6 Công suất động cơ (KW): 2,2 Tần số động cơ (Hz): 50 1.2.Nguyên lý làm việc Nêu nguyên lý làm việc của máy theo sơ đồ động từ động cơ dẫn động - đai- li hợp côn - trục vít - bánh vít, bánh vít lắp cố định vào mâm máy, trên mâm máy lắp 33 lỗ cối và 33 lỗ xi lanh dẫn chầy trên và dƣới đồng tâm với tâm với lỗ chứa cối. Chày trên và dƣới chuyển động trƣợt lên xuống trong xi lanh nhờ vai chày tì vào đƣờng trƣợt trên cam mặt đầu kéo chầy lên xuống. Do mây máy quay lên kéo chày vừa chuyển động xung quanh mình nó vừa quay quanh tâm máy. Nguyên liệu để dập thuốc đƣợc dẫn từ phễu cấp phôi (chi tiết số mấy trên ảnh chụp..)đƣợc tự động chảy xuống qua bộ phận phân phối hạt đƣa vào miệng cối, sau một góc quay nhất định của mâm bột đƣợc đong đầy, chày thực hiện quá trình nén sơ bộ nhờ đƣờng trƣợt tác động vào vai chày, sau đó chầy đƣợc nén đúng tâm nhờ hệ thống nén trên và dƣới tác động vào đỉnh chầy trên và đáy chày dƣới đƣa từng cặp chầy lần lƣợt thực hiện quá trình ép. Khi ép xong viên nén đƣợc chày dƣới tiếp tục đẩy viên đi lên khỏi mặt mâm, viên thuốc đƣợc hình thành chuyển động thành dòng thoát ra khỏi mâm máy xuống thùng đựng . Áp lực làm việc khi nén do lò so điều chỉnh, đƣợc hiển thị qua đồng hồ đo, còn có thêm đèn hiển thị khi quá tải để đảm bảo vận hành an toàn, xung kích cơ khí dần dần, làm máy vận hành ổn định, giảm tạp âm. Máy này có kiểu nén đôi, bàn làm việc mỗi vòng 1 chu kỳ, hoàn thành 2 lần làm việc tuần hoàn nâng cao hiệu suất của máy. Cần nén trên sau khi lắp đặt xong một nút định hƣớng, có thể điều chỉnh nén theo hình dạng khác nhau. Khi cán nén trên phát sinh sự cố bị ngắt, thiết bị có lắp 20 thêm bộ hộp phanh tự động, tránh cho các bộ phận khác trên máy bị ảnh hƣởng, tuyệt đối đảm bảo an toàn sản xuất. Đầu ra sử dụng kiểu sàng lọc, bên trong sàng lọc có nhiều tầng lƣới làm tăng quá trình sàng lọc viên nén. Đồng thời giúp cho thiết bị hút bột tăng cƣờng xử lý bột tinh làm viên nén tinh sạch và phòng trừ bụi cặn. Các cơ cấu bộ phận điều chỉnh của máy đều có đồng hồ đo và đồng hồ hiển thị để tiện điều chỉnh, thao tác đơn giản. Bộ phận quay hồi cao tốc và cơ cấu áp lực sử dụng ma sát lăn, để giảm mài mòn, giảm thiểu hao tốn công suất, tăng tuổi thọ sử dụng. Để phòng tránh bột bụi bay ra ngoài, ở trƣớc sau trái phải của bàn quay để lắp thêm cửa kính cơ và miệng hút bột bụi, thiết bị hút gió để hút bụi bột xung quanh bàn làm việc, tinh lọc không khí, đảm bảo máy vận hành bình thƣờng. Trong quá trình vận hành máy làm việc ổn định, đảm bảo cho phép về độ ồn, độ trong sạch của không khí đến môi trƣờng xung quanh. Khi máy làm việc chỉ cần một công nhân vận hành, việc cung cấp bột thuốc phải tuân thủ đúng qui trình, máy phải đƣợc làm việc trong phòng riêng diệt trùng để đảm bảo tiêu chuẩn sản phẩm. Máy có thể hoạt động liên tục ba ca chỉ phải dừng lại khi thay thế mã hàng, hoặc bảo dƣỡng sửa chữa. Trong quá trình làm việc nếu phát hiện có hiện tƣợng khác thƣờng phải dừng máy báo cho bộ phận quản lý thiết bị. Trƣớc khi đóng điện cho máy phải kiểm tra toàn bộ máy và quay thử bằng tay. 21 1.3. Xác định vận tốc trƣợt, áp lực tác động lên bề mặt làm việc của cam Hình 2.4: Sơ đồ động máy ZP33B 1.3.1. Phân tích động học các chuyển động của chày: Chuyển động từ động cơ qua bộ truyền đai đến bộ truyền trục vít-bánh vít làm mân chuyển động quay. Chuyển động tịnh tiến lên xuống của chày đƣợc tạo ra nhờ chuyển động dọc biên dạng cam của chày ứng với các giai đoạn đi xa về gần mà chày chuyển động tịnh tiến di xuống hay đi lên mà tạo ra viên định hình (hình 2.6). Chuyển động của chày theo biên dạng cam đƣợc tổng hợp từ 2 chuyển động gồm: :qV Chuyển động quay quanh trục của cam .RVq n..2 ( n là vận tốc của bánh vít) :dV Chuyển động dọc trục của cam (lên, xuống) Ta có: V chầy = V dọc + V quay (1) Gọi là góc nghiêng của phƣơng trƣợt so với phƣơng nằm ngang có giá trị: )2(.tgVV qd 22 V chầy = )3( cos qV Kết hợp (1) (2) (3) ta có hệ phƣơng trình sau: cos . cos . . RV V tgVV RV q chay qd q sm RV V smtagtagRV smV q chay d q /533,0 10cos 6,2.202,0 cos . cos /0925,010.6,2.202,0.. /525,06,2.202,0 0 0 Với các giá trị: 10 6,225.14,3.2..2 202 n mmR rad/s + Nhận xét: Trong quá trình làm việc chày vừa quay xung quanh mình nó vừa quay xung quanh tâm của mâm. Khi đi chày đi xuống má dƣới cầu trƣợt tì vào vai của chày dập, khi đi lên vai chày tì vào má trên của cầu trƣợt.Có 6 khoảng của một vòng quay của mâm, tƣơng ứng với 6 mảnh cam, trong đó từng đôi đối xứng nhau: đó là chày nằm ngang-đi xuống-đi lên-nằm ngang-đi xuống-đi lên (hình 2.6) . Hinh 2.5. Mô tả quá trình đẩy chày đi xuống và kéo chày đi lên. 23 Hình 2.6. Sơ đồ làm việc của bộ cam trƣợt. 1.3.2.Tính toán các bộ truyền (theo tài liệu [11] 1.3.2.1. Bộ truyền đai. Trong máy dập thuốc ZP33B truyền động của mâm đƣợc dẫn động từ động cơ qua bộ truyền đai sang bộ truyền bánh vít - trục vít. - Xác định thông số của bộ truyền. Vận tốc của đai đƣợc xác định theo đƣờng kính bánh đai. Hình 2.7. Bộ truyền đai. Ø Ø 24 )/(214,6 60000 95012514,3 60000 .. 11 sm nd v 469,2 125 )02,01(315)1( 1 2 d d u ( 02,001,0 là hệ số trƣợt) Lực vòng )(891 469,2 2.21000.1000 12 N u P F - Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên đai. Lực căng trên đai đƣợc xác định theo công thức: )(1670 291,0214,6 1,12,2780 .. ..780 1 0 NF CZV KP F r d Với )/(214,6 91,01480 smV C Z=2 (có 2 dây đai) Kđ = 1,1 (hệ số tải trọng động) Lực tác dụng lên trục của bánh răng bị động (bánh lớn) )(642 2 184 sin...2 0 NZFFr 1.3.2.2. Bộ truyền trục vít - bánh vít. Bộ truyền trục vít - bánh vít có nhiệm vụ nhận truyền động từ bộ truyền đai và truyền chuyển động cho mâm. Tỉ số truyền 3 88 1 2 Z Z u Góc vít đƣợc xác định theo công thức: ,01 42163,0 10 3 q Z tg Bƣớc của đƣờng xoắn vít: 124ZP Với 31P thì bƣớc của ren 25 3,41 3 124 1P P P Z Góc masát tính theo công thức: 1,0 1 .. . ... 11 1 111 qZd PZ Zd P d P tg Z Hiệu suất bộ truyền: Hình: 2.8: Bộ truyền trục vít- bánh vít 7275,0 412,0 3,0 )4216425( 4216 )( ,0,0 ,0 tg tg tg tg Công suất của trục vít là: PTV=Pđc. đai. ổ = 1,9855,952,2.0,95.0 Mô men xoắn trên trục vít là: 6 69,55.10 . 9,55.10 .1,9855 49250,7( . ) 385 TVPT N m n Giáj trị các thành phần lực: )(3,11204216cos20 )4254216cos( 425cos824,2985 cos )cos( cos )(7,1230)4254216(824,2985)(. )(824,2985 704.3 88.7275,0.714,49250.2...2 ,00 ,0,0 ,0 1 21 ,0,0 121 2 1 21 Ntg tg F FF NtgtgFFF N d uT FF a rr aat ta 1.3.3. Phân tích lực tác dụng lên bề mặt của cầu trƣợt. 1.3.3.1. phân tích các lực tác dụng vào chày: Muốn tính các lực tác dụng lên cam trƣợt, ta phải phân tích các phản lực tác dụng từ cam lên chày vì: cam camCh chR R o R R     26 a) Phân tích lực tác dụng trong giai đoạn đi xa: Các lực tác dụng lên chày (theo hình dƣới): Hình 2.9. Các lực tác dụng lên chày trong đoạn đi xa PFNFQFFNNK ttyxyx ,,,,,,,,, 1 Trong đó: K: lực đẩy chày (lực phát động) Nx, Ny: phản lực theo phƣơng x, y Fx, Fy: lực masát tại khớp do Nx và Ny yy xx NtgF NtgF . . 2 2 ( 2tg : là góc ma sát giữa chày và mâm dập thuốc) Nt: phản lực tác dụng lên then 27 sin. cos. tty ttx NN NN : góc giữa then và phƣơng y Ft: lực masát do Nt gây ra tNt tgtF 1tg : góc masát giữa then và mâm Q: phản lực pháp tuyến từ cam lênchầy F1: lực masát giữa cam và chầy Q+F1=R )cos(.cos. )sin(.sin. )sin(.cos. 1 1 1 RR RR RR z y x Các phƣơng trình lực a aL R a aL RRNNNN a aL RNN aNNaLR a aL RNN aNNaLR RNhayrRrN aN a NaLRM aN a K a NaLRM aN a NLRM aN a K a NLRM PRFFFFFoz RNNNoy KNRNNox yxyyxx yyy yyy xxx xxx xtxt ytyyy xtxxx ytyyy xtxxx ztyyxx ytyyy txxxx 2 )sin( 2 ).()10()9( )10( 2 )7()5( 0).()2( )9( 2 :)6()4( 0).()2( )8(.. )7(0. 2 .).(: )6(0. 2 . 2 .).(: )5(0. 2 ..: )4(0. 2 . 2 ..: )3(0 )2(0 )1(0 12121 21 21 21 21 102 102 201 201 2121 12 12._. 28 Trong đó: )sin(. )sin(.sin.)sin(.cos. 1 11 R RRRR yx Thay vào phƣơng trình 3: 0. 2 ).sin( 21 zt RpNtgtg a aL R Với: )sin(.cos)sin(.cos 11 tRx NR Thay vào ta đƣợc: t t tgg a tgaL P N )(cot )sin(.cos. ).sin().2( 1 1 211 b) Phân tích lực tác dụng trong giai đoạn về gần. Giai đoạn này cam tiếp xúc với chày theo mặt trên, khi đó phản lực tác dụng lên mặt vát trên của chầy cùng với trọng lực của chầy, đẩy chầy đi xuống cản trở chuyển động của chày. Các lực tác dụng lên chầy (theo hình dƣới): PFNFQFFNNK ttyxyx ,,,,,,,,, 1 29 Hình 2.10. Các lực tác dụng lên chày trong đoạn về gần +Với cách xác định tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp đi xa ta có: t t tt tgg a tgaL P N Ptgg a tgaL N )(cot )sin(.cos. ).sin().2( 0)(cot )sin(.cos. ).sin().2( . 1 1 211 1 1 211 c) Giai đoạn đứng gần. giai đoạn đứng gần cũng giống nhƣ giai đoạn đi xa với góc 010 30 Hình 2.11. các lực tác dụng lên chày trong đoạn đứng gần Thay các giá trị: )(5203 )(10.05,4981,910.510.5 )(93,281,93,0 9,4139,09,0 9,608,18,1 3,565,15,1 60 036 60 10 333 0 33 0 222 0 111 0 0 NK NkgQ NP tgf tgf tgf mmL mma Từ các giá trị của cam trƣợt ta suy ra phản lực tác động từ vai chày vào cam trƣợt. 31 1.3.3.2. Lực tác dụng lên cầu trƣợt: Theo Định luật các lực tác dụng tƣơng hỗ, các lực tác dụng từ cam lên chày chính bằng phản lực từ chày lên cam nhƣng ngƣợc dấu. Thay các giá trị ta tính đƣợc các trị số các lực tác dụng lên cam trƣợt nhƣ bảng sau: 32 Bảng các giá trị của các lực tác dụng lên cam dẫn. vi tri Rx Ry Rz R 1 -0, 2 -0,64 -1,109 -0,2808 -1,398 3 -0,59 -1,022 -0,2589 -1,289 4 -0,52 -0,9008 -0,2282 -1,136 5 -0,45 -0,7002 -0,1774 -0,883 6 -0,39 -0,676 -0,1712 -0,852 7 -0,31 -0,537 -0,2067 -0,745 8 -0,31 -0,537 -0,2067 -0,745 9 -0,31 -0,537 -0,2067 -0,745 10 -0,31 -0,537 -0,2067 -0,745 11 -0,31 -0,537 -0,2067 -0,745 12 -0,31 -0,537 -0,2067 -0,745 13 -0,36 -0,623 -0,1579 -0,786 14 -0,43 -0,745 -0,1886 -0,939 15 -0,49 -0,848 -0,2149 -1,07 16 -0,55 -0,952 -0,241 -1,201 17 -0,59 -1,022 -0,2589 -1,289 18 -0,65 -1,126 -0,285 -1,420 19 -0,61 -1,056 -0,267 -1,332 20 -0,55 -0,953 -0,241 -1,201 21 -0,48 -0,831 -0,211 -1,048 22 -0,42 -0,727 -0,184 -0,917 23 -0,31 -0,537 -0,2067 -0,745 24 -0,31 -0,537 -0,2067 -0,745 25 -0,31 -0,537 -0,2067 -0,745 26 -0,31 -0,537 -0,2067 -0,745 27 -0,31 -0,537 -0,2067 -0,745 28 -0,31 -0,537 -0,2067 -0,745 29 -0,33 -0,571 -0,145 -0,721 30 -0,39 -0,675 -0,171 -0,852 31 -0,46 -0,797 -0,209 -1,105 32 -0,53 -0,918 -0,233 -1,108 33 -0,58 -1,005 -0,254 -1,267 33 1.3.4.Tính toán sức bền của cam sử dụng phần mền cosmos Design star 4.0 theo phƣơng pháp phần tử hữu hạn 1.3.4.1. Giới thiệu phần mền cosmos Design star 4.0 phần mền cosmos Design star 4.0 là phần mền dùng để tính toán chi tiết dƣới tác dụng của tải trọng với sự trợ giúp của máy tính theo phƣơng pháp phần tử hữu hạn là phƣơng pháp rất hiệu quả. Với phần mền này ta có thể kiểm tra sức bền, chuyển vị, sự phần bố ứng suất cho các chi tiết mà đặc biệt là các chi tiết có hình dáng, kết cấu phức tạp mà phƣơng pháp truyền thống gặp khó khăn hoặc không thực hiện đƣợc. Từ đó ta có cái nhìn trực quan nhất về chi tiết để đánh và có biện pháp sử lý thích hợp. Hình 2.12: Biểu đồ ứng suất von mises 34 Hình 2.13: sơ đồ chuyển vị tĩnh Hình 2.14: sơ đồ ứng suất tĩnh 35 Hình 2.15: kiểm tra bền theo tiêu chuẩn ứng suất lớn nhất Hình 2.16: Trình tự giải bài toán FEM/cosmos 36 Hình 2.17:Mô hình FEM 1.3.4.2. Nhận xét: Hình 2.12. Ứng suất tại các nút: đơn vị kgf/cm2, tỉ lệ biến dạng 1:1216240. Trên bề mặt làm việc của chi tiết,tuỳ theo từng vị trí khác nhau có ứng suất khác nhau, sẽ đƣợc hiển thị mầu khác nhau. Nhìn vào sự phổ mầu đó ta có thể xác định đƣợc vùng ứng suất lớn và vùng ứng suất nhỏ. Bên cạnh là thang phổ mầu, cũng có các mầu tƣơng ứng với các mầu xuất hiện trên bề mặt chi tiết và bên cạnh là giá trị ứng suất tƣơng ứng với mầu. Ví dụ :mầu đỏ trên thang phổ mầu tƣơng ứng với ứng suất lớn nhất, biểu diễn: 1,141e+001 nghĩa là 1,141x10=11,1kg/cm2; mầu xanh lục trên thang phổ mầu tƣơng ứng với ứng suất nhỏ nhất, biểu diễn: 2,697e-005, nghĩa là: 2,697x10 -5 kg/cm 2 . Hình 2.15. Kiểm tra bề theo ứng suất tiếp lớn nhất: hệ số an toàn là 5500, tỉ lệ biến dạng là 1:0. Trên bề mặt làm việc của chi tiết, tuỳ theo vị trí khác nhau có các 37 các hệ số an toàn khác nhau, sẽ đƣợc hiển thị mầu khác nhau. Nhìn vào sự hiển thị mầu đó ta có thể xác định đƣợc vùng có hệ số an toàn nhỏ và vùng có hệ số an toàn lớn. Bên cạnh là thang phổ mầu, cũng có các mầu tƣơng ứng với các mầu xuất hiện trên mặt chi tiết và là giá trị hệ số an toàn tƣơng ứng với mầu. Ví dụ: mầu đỏ trên thang phổ mầu tƣơng ứng với hệ số an toàn nhỏ nhất, biểu diễn: 1,000e+002 nghĩa là 1,000x10 2=100; mầu xanh lục tƣơng ứng với hệ số an toàn lớn nhất, biểu diễn: 1,001e+002 nghĩa là 1,001x102=100,1 Hình 2.14. Chuyển vị các phần tử: đơn vị cm, tỉ lệ biến dạng 1:1216240. Trên bề mặt làm việc của chi tiết, tuỳ theo vị trí khác nhau, có các chuyển vị khác nhau,sẽ đƣợc hiển thị mầu khác nhau. Nhìn vào sự phổ mầu đó ta có thể xác định đƣợc vùng có chuyển vị lớn và vùng có chuyển vị nhỏ. Bên cạnh là thang phổ mầu, cũng có các mầu tƣơng ứngvới các mầu xuất hiện trên mặt chi tiết và cạnh là giá trị tƣơng ứng với mầu. Ví dụ: mầu đỏ trên thang phổ mầu tƣơng ứng với chuyển vị lớn nhất, biểu diễn: 1,423e-005 nghĩa là: 1,423x10-5cm; mầu xanh lục trên thang phổ mầu tƣơng ứng với chuyển vị nhỏ nhất, biểu diễn: 1,000e-030 nghĩa là 1,000x10- 30cm(chuyển vị rất nhỏ) 2. Nghiên cứu xác định yêu cầu kỹ thuật sản phẩm: 2.1. Sai số tƣơng quan về hình dáng hình học các bề mặt làm việc Quan sát máy dập viên ZP33B làm việc, ta thấy vị trí tƣơng quan hình dáng hình học các bề mặt làm việc của cam dẫn chầy trên có vai trò rất quan trọng trong quá trình tạo thành sản phẩm. Biên dạng của cam là một phần của đƣờng xoắn vít, làm việc cả bề mặt trên và dƣới, có nhiệm vụ dẫn hƣớng chầy dập thuốc. Quá trình dẫn chầy đi xuống đồng thời với quá trình dồn bột thuốc một cách từ từ và đều đặn. 38 Để đảm bảo viên nén đủ tiêu chuẩn WHO thì trƣớc khi nén thì bột thuốc phải đƣợc dồn một cách từ từ. Nếu có sai số hình dáng hình học của bề mặt cam thì sẽ sinh ra các hậu quả sau: + Chuyển động dẫn chầy sẽ không đƣợc hợp lý( nhƣ : chầy lên xuống đột ngột, chuyển động trƣợt trong lỗ của chầy trong mâm quay dễ bị kẹt ...v.v...) + Gây mòn nhanh bề mặt cam và vai chầy dẫn đến tuổi thọ máy giảm. + Quá trình dẫn chầy lên xuống không nhịp nhàng, quá trình dồn bột thuốc không đúng qui trình làm cho độ cứng của viên nén không đảm bảo. Biên dạng cam quan trọng nhất là vùng nén ( chày làm nhiệm vụ dồn bột thuốc). Các sai số bề mặt làm việc của cam có thể xẩy ra: + Sai số giữa bề mặt làm việc trên và dƣới của cam. + Sai số biên dạng bề mặt làm việc của cam. + Sai số các cung tròn của cam. + Sai số độ lớn của các cung của các mảnh cam dẫn đến khi lắp rắp sinh ra các khe hở hoặc bị kích không lắp đƣợc 2.2. ảnh hƣởng của quá trình nhiệt luyện đến hình dáng hình học Để đảm bảo độ cứng của bề mặt cam, trƣớc khi thực hiện các nguyên công cuối ta phải tiến hành nhiệt luyện. Nhƣ ta đã biết kích thƣớc của vành cam khá nhỏ so với đƣờng kính của nó. Do vậy khi nhiệt luyện vành cam sẽ xẩy ra cong vênh là không thể tránh khỏi, sẽ gây khó khăn cho các nguyên công cuối và sản phẩm. Để khắc vấn đề này này ta phải chia vành cam thành 6 mảnh có chiều dài cung bằng nhau sau đó ghép với thân máy thành vành cam dẫn. Sử dụng qui trình công nghệ 39 nhƣ vậy sẽ giảm thiểu đƣợc quá trình cong vênh khi chế tạo cam. Nhƣ vậy sau khi qua các nguyên công cuối thì hình dáng hình học cam đƣợc đảm bảo theo yêu cầu 2.3. Xác định các dạng hỏng chủ yếu, nguyên nhân, cơ chế mòn bề mặt làm việc của cam. Quan sát các bức ảnh chụp cấu tạo tế vi bề mặt làm việc của cam sau khi bị hỏng ta thấy bề mặt cam có các vết trắng do quá trình chế tạo phôi ban đầu của vật liệu cam không đồng đều và càng thuận lợi cho quá trình mòn xẩy ra nhanh hơn. Các vết trắng này càng thể hiện rõ ở ảnh có hệ số phóng đại lớn. Các vệt trắng này xen kẽ các vết đên là kết quả của cấu trúc tế vi các hạt tạo nên vật liệu cam không đồng đều, dẫn đến mòn do cào xƣớc và do mòn dính, trong quá trình làm việc. Khi đó đỉnh các nhấp nhô của bề mặt chày tiếp xúc với bề mặt cam và quá trình mòn của bề mặt cam bắt đầu hình thành, các nhấp nhô bắt đầu xuất hiện khi quá trình mòn bề mặt cam bắt đầu xẩy ra. Quá trình mòn càng nhiều thì các vết trắng đen càng thuận lợi cho quá trình mòn xẩy ra nhanh hơn bức ảnh thể hiện rất rõ điều đó. 40 Hình 2.17. Tổ chức tế vi của lớp vật liệu trên bề mặt dựng của cam tỷ lệ 1:500 Hình 2.18: tổ chức tế vi lớp vật liệu bề mặt dựng cam tỷ lệ 1:1000 2.3.1. Mòn do dính. 2.3.1.1. Hiện tƣợng. Xét hiện tƣợng mòn gây ra khi vai chầy tiếp xúc với bề mặt làm việc của cam dẫn Khi vai chầy chuyển động thực hiện miết trên bề mặt cam ép các bề mặt có sự chuyển động tƣơng đối so với cam . Và nhƣ vậy, giữa bề mặt cam với vai chầy có sự trƣợt tƣơng đối với nhau. Đặc biệt là sự trƣợt diễn ra mạnh trên hai mặt nghiêng của chúng. 2.3.1.2. Cơ chế mòn. Lý thuyết ma sát mòn đã chỉ ra: Khi hai bề mặt rắn phẳng trƣợt so với nhau. Dính xảy ra tại chỗ tiếp xúc ở đỉnh các nhấp nhô dƣới tác dụng của tải trọng pháp tuyến, khi sự trƣợt xảy ra vậy liệu ở vùng này bị trƣợt (biến dạng dẻo) dính sang bề mặt đối tiếp hoặc tạo thành các mảnh mòn rời. Một số mảnh mòn còn đƣợc sinh ra do quá trình mòn do mỏi ở đỉnh các nhấp nhô. 41 Thật vậy, khi vai chầy tiếp xúc với bề mặt cam, các cạnh sắc của đỉnh các nhấp nhô của vai chầy có sự tiếp xúc trực tiếp với các nhấp nhô của bề mặt cam. Giữa các cạnh sắc có sự trƣợt tƣơng đối với nhau cạnh Vì vậy, mòn dính sẽ xảy ra đối với bề mặt cam. Quá trình mòn sẽ diễn ra sau mỗi chu kỳ quay của vành cam 2.3.1.3. Các nhân tố ảnh hƣởng đến mòn do dính. Theo định luật mòn dính của Archard: 03p W kQ (2.1) Trong đó: Q: thể tích vật liệu mòn, k: hệ số xác xuất một tiếp xúc tạo nên một hạt mài, W: tải trọng pháp tuyến tổng, p0: giới hạn chảy của vật liệu. Với định luật Archard ta có kết luận: - Thể tích vật liệu mòn của đầu ép tỷ lệ thuận với quãng đường trượt. - Thể tích vật liệu mòn của đầu ép tỷ lệ thuận với tải trọng pháp tuyến. - Thể tích vật liệu mòn của đầu ép tỷ lệ nghịch với giới hạn chảy hay độ cứng của vật liệu đầu ép. Theo thuyết mòn dính của Rowe: Rowe đã bổ xung lý thuyết mòn của Archard, có kể đến tác dụng của lớp màng bề mặt (surface films). Ak p W kQ ' 3 0 (2.2) () () Thể tích của mòn dính liên quan đến diện tích tiếp xúc trực tiếp Am. Q = km.Am Km là một hằng số cho kim loại trƣợt và độc lập với các tính chất của chất bôi trơn hay của lớp màng bề mặt. Đặt A Am là tỉ số giữa diện tích tiếp xúc trực tiếp khi có lớp bôi trơn. 0p W kAkQ mm (2.3) 42 Theo Rowe, giá trị thích hợp cho giới hạn chảy p (pháp) là giá trị tính đến sự kết hợp giữa ứng suất pháp và tiếp chứ không phải chỉ riêng do tải trọng pháp tuyến tĩnh gây ra p0. p 2 + as 2 = p0 2 . Do s = p ( là hệ số ma sát) nên 2/12 0 1 a p p Từ công thức này ta thấy: Khi kể đến lớp màng bề mặt thì giới hạn chảy của vật liệu chi tiết cam cần chọn sẽ nhỏ hơn trong điều kiện không có lớp màng bề mặt. Tổng hợp từ kết quả nghiên cứu của Archard và Rowe ta có thể đƣa ra nhân tố ảnh hƣởng đến mòn dính cam nhƣ sau: - Thể tích vật liệu cam mòn tỷ lệ thuận với tải trọng pháp tuyến. - Thể tích vật liệu cam mòn tỷ lệ nghịch với giới hạn chảy hay độ cứng của vật liệu cam. - Nếu tạo được lớp màng bề mặt hợp lý thì sẽ giảm được hệ số ma sát, giảm hiện tượng mòn do dính của bề mặt cam. Trong điều kiện sản xuất thuốc viên trên máy ZP33B tải trọng pháp tuyến (lực ép) lên cam đƣợc coi là hằng số. Vậy để khắc phục và hạn chế hiện tƣợng hỏng bề mặt cam do mòn dính ta cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Đảm bảo giới hạn chảy hay độ cứng của vật liệu cam. - Tạo độ bóng và lớp màng bề mặt hợp lý nhằm giảm ma sát trên bề mặt chi tiết cam và vai chầy. Xác định giới hạn chảy của vật liệu cam theo cơ chế mòn dính đảm bảo điều kiện bền mòn: Để ép đƣợc 350000 vòng của vành cam Trung quốc thì lƣợng mòn Q đƣợc tính theo công thức: o ¦W 3p 350000Q K Vậy giới hạn chảy tối thiểu của vật liệu chi tiết cam sẽ là: w 350000 3Q op k Trong đó: 43 + Chọn k với giá trị lớn nhất: k = 0,05, + W là tải trọng pháp tuyến tổng: W= 299,02 kG + Q: là tổng thể tích mòn trên một khoảng trƣợt cho phép là độ mòn cho phép của chi tiết cam là 0,2mm Q=3,5.401,5.3,14=4412 3mm Thay s ố: oP =197kg/ 2mm 2.3.2. Mòn do cào xƣớc. Mòn do cào xƣớc của chi tiết cam xảy ra khi các cạnh sắc của nhấp nhô vai chầy trƣợt trên bề mặt chi tiết cam và phá huỷ bề mặt tiếp xúc chung bằng biến dạng dẻo hoặc nứt tách. Trong trƣờng hợp chi tiết cam là vật liệu dẻo có độ dai va đập cao (kim loại và hợp kim), các hạt nhấp nhô sẽ gây nên biến dạng dẻo của vật liệu chi tiết cam trong cả trƣờng hợp tải nhẹ nhất. Trong trƣờng hợp vật liệu dòn có độ dai va đập thấp, mòn xảy ra do nứt tách khi đó trên vùng mòn nứt tách là biểu hiện chủ yếu. 2.3.2.1. Mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo. + Hiện tƣợng. Xét hiện tƣợng mòn gây ra do vai chày tiếp xúc với bề mặt làm việc của cam Khi máy làm việc chuyển động thực hiện dẫn chầy các nhấp nhô của vai chầy và cam xít lại với nhau. Trong quá trình ấy xảy ra các cạnh sắc mài trƣợt trên bề mặt cam gây ra phá huỷ bề mặt cam bằng biến dạng dẻo hoặc nứt tách. Thật vậy, khi quan sát bề mặt cam mòn có rất nhiều vùng mòn có vết xƣớc. + Cơ chế mòn. Vật liệu tách khỏi bề mặt thông qua biến dạng dẻo trong quá trình mòn do cào xƣớc có thể xảy ra theo vài chế độ biến dạng bao gồm cày (plowing), dồn ép vật liệu (wedge formation) và cắt. Challen và Oxley đã phân tích ba chế độ biến dạng phân biệt trên của mòn do cào xƣớc sử dụng vùng đƣờng trƣợt gây ra bởi một nhấp nhô bề mặt lý tƣởng. Theo phân tích này, vật liệu giả thiết là tuyệt đối dẻo và các đỉnh nhấp nhô chỉ chịu biến dạng phẳng. 44 Cày: là hiện tƣợng tạo rãnh do hạt cứng trƣợt và gây ra biến dạng dẻo đối với vật liệu mềm hơn. Trong quá trình cày, vật liệu bị biến dạng và bị dồn sang hai bên của rãnh mà không bị tách ra. Tuy nhiên sau nhiều lần nhƣ thế phần vật liệu này có thể bị tách ra bởi cơ chế mỏi chu kỳ thấp. Quá trình cày cũng gây nên biến dạng dẻo của các lớp dƣới bề mặt và có thể góp phần vào sự hình thành mầm các vết nứt tế vi. Quá trình chịu tải và bỏ tải liên tuc (mỏi chu kỳ thấp và ứng suất cao) làm các vết nứt tế vi song song với bề mặt, phát triển, lan truyền, liên kết với nhau tạo thành các mảnh mòn mỏng. Trong trƣờng hợp vật liệu rất mềm nhƣ indium và chì, khối lƣợng mòn sinh ra rất nhỏ và vật liệu bị biến dạng sẽ dịch chuyển sang hai bên của rãnh. Dồn ép vật liệu: Sự hình thành lƣợng vật liệu dồn ép ở phía trƣớc của hạt cứng là một dạng mòn do cào xƣớc. Một hạt cứng khi chà sát trên bề mặt sẽ tạo nên một rãnh và một lƣợng vật liệu bị dồn ép ở phía trƣớc nó. Điều này thƣờng xảy ra khi tỷ số giữa sức bền cắt của bề mặt tiếp xúc với sức bền cắt của hạt cứng cao (0,5 1). Khi đó chỉ một phần vật liệu bị biến dạng sang hai bên rãnh, còn phần lớn sẽ dồn ép về phía trƣớc của hạt cứng tạo nên hiện tƣợng này. Cắt: Dạng cắt của mòn do cào xƣớc xảy ra khi hạt cứng với góc tiếp xúc lớn di chuyển tạo nên rãnh và tách vật liệu ra khỏi rãnh dƣới dạng mảnh mòn có dạng giống nhƣ phoi dây hoặc vụn. Quá trình này xảy ra chủ yếu là do cắt còn lƣợng vật liệu bị biến dạng sang hai bên rãnh là rất nhỏ. + Các nhân tố ảnh hƣởng đến mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo. Theo lý thuyết ma sát - mòn: Tổng thể tích vật liệu đầu ép bị dịch chuyển bởi tất cả các nhấp nhô là: 2W. tb x tg v H (2.4) Trong đó: W: lực ép, x: khoảng trƣợt của mỗi lần ép, (tg )tb : giá trị trung bình của tất cả các nhấp nhô hình nón gọi là yếu tố độ nhám, 45 H: độ cứng của bề mặt cam, Theo Hokkirigawa và Kato đã phát triển và đƣa ra một công thức tính thể tích mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo tƣơng tự nhƣ phƣơng trình của Archard cho mòn dính thoả mãn một dải rộng của mòn do cào xƣớc là: H xW kv abr . (2.5) Trong đó: Kabr là hệ số mòn bao hàm cả tính chất hình học của các nhấp nhô, và xác xuất cắt của các nhấp nhô chứ không phải chỉ có xác xuất cày. Vì vậy, độ nhám ảnh hƣởng đến thể tích rõ ràng. Giá trị của kabr thay đổi trong dải từ 0,00001 đến 0,05, chọn kabr = 0,05 là giá trị lớn nhất. Từ cơ chế và phƣơng trình định lƣợng trên ta có thể rút ra đƣợc các nhân tố mòn chi tiết cam nhƣ sau: - Thể tích vật liệu cam mòn tỷ lệ thuận với quãng đƣờng trƣợt. - Thể tích vật liệu cam mòn tỷ lệ thuận với tải trọng pháp tuyến. - Thể tích vật liệu cam mòn tỷ lệ nghịch với giới hạn chảy hay độ cứng của vật liệu chi tiết cam đá mài. - Thể tích vật liệu cam mòn tỷ lệ nghịch với tính chất hình học của các nhấp nhô. - Thể tích vật liệu cam mòn phụ thuộc vào sự tạo các hạt mài mới sắc làm tăng tốc độ mòn. Với điều kiện làm việc của máy dập ZP33B với độ chính xác cao, nên có thể coi tải trọng pháp tuyến là không đổi. Mặt khác hình dạng của các hạt mài rất phức tạp, sự tạo mới các hạt mài mới sắc và quãng đƣờng trƣợt của hạt mài trên bề mặt cam là không khắc phục đƣợc. Vậy để khắc phục và hạn chế hiện tƣợng hỏng bề mặt cam do mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo ta chỉ đi nghiên cứu đảm bảo các yêu cầu sau: - Độ cứng của vật liệu cam. - Tăng độ bóng, làm giảm các nhấp nhô trên bề mặt chi tiết cam. Xác định độ cứng của chi tiết cam đảm bảo điều kiện mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo: 46 Để nén đƣợc 350000 vòng cam thì thể tích vật liệu bị mòn đƣợc tính theo công thức: Vậy độ cứng của chi tiết cam sẽ là: 2¦WX(tg ) 350000H v Trong đó: + (tg )tb là giá trị trung bình của tất cả các nhấp nhô hình nón gọi là yếu tố độ nhám. Vì hạt mài Corindon có mạng tinh thể lập phƣơng, do đó giá trị trung bình của các góc sắc của hạt mài là 900 do vậy ta có: tb = 45 0 . + x: là khoảng trƣợt của một lần ép, lấy bằng độ nhám cho phép của bề mặt cam với độ bóng Rz = 6,3; x = 0,0063mm. + W là lực ép: W=299,02 Kg suy ra: w= 2990,2 N + v: là thể tích mòn cho phép của bề mặt chi tiết cam Với: R là bán kính vành cam 2R=401,5 mm h là độ mòn cho phép của chi tiết cam: h = 0,2 mm Vậy độ cứng tối thiểu của chi tiết cam đảm bảo điều kiện mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo sẽ là: H=237kg/mm2 47 Hình 2.19: Vai chày miết trên bề mặt cam gây ra mòn cam 2.3.2.2. Mòn do cào xƣớc bằng nứt tách. + Hiện tƣợng. Khi một hạt cứng sắc của vật liệu chày trƣợt trên mặt phẳng của bề mặt cam một vật rắn dòn. Khi tải trọng pháp tuyến còn nhỏ, hạt cứng sắc sẽ chỉ gây ra biến dạng dẻo trên mặt vật rắn và mòn xảy ra do biến dạng dẻo. Khi tải trọng pháp tuyến vƣợt quá một giá trị nào đó, mòn do nứt ngang làm tăng đột ngột tốc độ mòn. + Cơ chế mòn. Các vết nứt ngang phát triển từ ứng suất dƣ gây ra khi vật liệu bị biến dạng. Chiều dài lớn nhất của vết nứt vì thế chỉ đƣợc phát hiện khi hạt cứng rút ra khỏi bề mặt. Khi hạt cứng trƣợt trên bề mặt, các vết nứt ngang sẽ phát triển lên phía trên tới bề mặt từ vùng dƣới bề mặt bị biến dạng. Các mảnh mòn đƣợc tách ra dƣới dạng các mảnh đa diện từ vùng giới hạn bởi các đƣờng nứt ngang tới bề mặt trƣợt. + Các nhân tố ảnh hƣởng đến mòn do cào xƣớc bằng nứt tách. 48 Từ các phân tích trên ta rút ra đƣợc các quy luật của mòn do cào xƣớc bằng nứt tách của bề mặt cam nhƣ sau: - Bề mặt cam bị biến dạng dẻo trƣớc rồi mới bị mòn do cào xƣớc bằng nứt tách. - Thể tích vật liệu cam mòn tỷ lệ thuận với tải trọng pháp tuyến. - Thể tích vật liệu cam mòn tỷ lệ nghịch với độ cứng Kc 1/2 và độ dai va đập H 5/8 của vật liệu chi tiết cam Với điều kiện cam làm việc trên máy bán tự động, chuyên dùng với độ chính xác cao, nên có thể coi tải trọng pháp tuyến (lực ép) là hằng số. Vậy để khắc phục và hạn chế hiện mòn hỏng bề mặt cam do mòn do cào xƣớc bằng nứt tách ta chỉ cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Giới hạn chảy hay độ cứng của vật liệu cam - Tăng độ bóng, làm giảm các nhấp nhô trên bề mặt làm việc của cam. - Ưu tiên tăng độ cứng bề mặt của chi tiết cam nhưng không nên cao quá, mà phải đảm bảo độ dẻo, độ dai va đập dưới vùng biến dạng của bề mặt chi tiết cam 2.3.2.3. Mòn hoá học. + Hiện tƣợng. Trong quá trình làm việc chi luôn bị mòn do dính và do cào xƣớc, kim loại vừa bị mòn tác dụng với ô xy của không khí tạo nên lớp oxit. Lớp oxit liên tục hình thành và liên tục bị mất đi sau mỗi lần quay và nhƣ vậy gây mòn vật liệu cam + Cơ chế mòn. Chi tiết cam có thể bị ăn mòn hoá học xảy ra do sự tƣơng tác hoá học hoặc điện hoá của bề mặt chi tiết với môi trƣờng. Mòn hoá học xảy ra trong môi trƣờng ăn mòn, nhiệt độ và độ ẩm cao. Mòn điện hoá xảy ra khi phản ứng hoá học đi kèm theo với tác dụng của dòng điện xảy ra trong quá trình điện phân. Với điều kiện chi tiết cam làm việc trong môi trƣờng tự nhiên, không có dòng điện, do vậy chi tiết cam chủ yếu bị mòn do ăn mòn hoá học. Mòn hoá học xảy ra khi bề mặt của chi tiết cam trong môi trƣờng không khí, nguyên tố có hoạt tính hoá học nhất là ô xy, do đó mòn hoá học chủ yếu của chi tiết 49 cam là mòn do ô xy hoá. Sắt nguyên chất sẽ phản ứng với ôxy tạo thành các ôxit sắt. Khi các bề mặt đối tiếp (bề mặt làm việc của chi tiết cam) không có chuyển động tƣơng đối, sản phẩm ăn mòn hoá học trên bề mặt chi tiết cam là lớp màng bề mặt có chiều dày nhỏ hơn 1 m có xu hƣớng cản trở hoặc ngăn quá trình ăn mòn tiếp tục phát triển. Nhƣng khi thực hiện quá trình trƣợt, bề mặt làm việc của cam sẽ tiếp xúc với các vai chầy, lớp màng do ăn mòn hoá học bị cuốn đi vì thế các phản ứng hoá học lại tiếp tục xảy ra. Vì vậy cần hai điều kiện cả phản ứng hoá học và chuyển động trƣợt tƣơng đối để làm vỡ lớp màng hoá học. Vì ăn mòn hoá học là nguyên nhân chính của mòn bề mặt chi tiết cam, một tƣơng tác phức tạp giữa cơ chế mòn khác nhau luôn tồn tại trên bề mặt chi tiết cam. Đầu tiên mòn có thể là do dính hoặc do cào xƣớc sau đó là sự kết hợp của mòn hoá học và mòn do cào xƣớc. Ứng suất tiếp xúc cao có thể làm tăng mòn cục bộ dẫn đến sự tạo thành các lỗ châm kim trên bề mặt. Ứng suất dƣ trong lòng kim loại có thể gây ra nứt do kết hợp với sự ăn mòn trong môi trƣờng hoạt tính cao. Hiện tƣợng này kết hợp với sự trƣợt bề mặt có thể gây ra mòn mạnh giống nhƣ sự ăn mòn của một pha trong hợp kim ổ hai pha. + Các nhân tố ảnh hƣởng đến mòn hoá học. Nhƣ ta biết, cam làm việc trong phòng kín có lắp điều hoà duy trì nhiệt độ ở 27 C, môi trƣờng không khí tự nhiên, chỉ có ôxy là thành phần hoá học chủ yếu gây ăn mòn hoá học. Không có dòng điện trên bề mặt cam và không có các chất gây điện phân. Với chi tiết cam, mòn hoá học không phải là nguyên nhân chính gây mòn vật liệu chi tiết, do đó hiện tƣợng ăn mòn hoá học có lợi cho việc chống mòn chi tiết cam, vì lớp màng ô xy hoá và các sản phẩm của sự ăn mòn có thể ngăn cản dính giữa đỉnh các nhấp nhô và giảm mòn kim loại. Tuy nhiên để giảm cƣờng độ hao mòn ô xy hoá ta nên chọn vật liệu chi tiết cam có các thành phần hợp kim chống ăn mòn ô xy hoá, tạo lớp màng ma sát polymer, đánh bóng bề mặt không gây nứt tách. Ăn mòn hoá học ở bề mặt cam của máy dập viên xẩy ra không nhiều mặc dù trong 50 quá trình làm việc luôn luôn tiếp xúc với môi trƣờng thuốc tân dƣợc nhƣ: các vitamin B1, B2, C, E......... 2.3.3. Mòn do mỏi. 2.3.3.1. Hiện tƣợng. Mỏi xuất hiện dƣới và trên bề mặt xảy ra tƣơng ứng với tiếp xúc lăn và trƣợt theo chu kỳ. Sự đặt và nhấc tải theo chu kỳ của cam có thể là nguyên nhân gây ra các vết nứt dƣới hoặc trên bề mặt đầu ép. Sau một số chu kỳ giới hạn, các vết nứt sẽ phát triển tới bề mặt, tạo nên các mảnh mòn lớn làm cho bề mặt bị rỗ. Khác với mòn do dính hoặc cào xƣớc, khối lƣợng vật liệu mòn do mỏi không phải là thông số có ý nghĩa để đánh giá mòn, mà là số chu kỳ hay thời gian làm việc của chi tiết trƣớc khi mỏi xảy ra. Thật vậy, khi cam làm việc, các hạt mài lăn và trƣợt tƣơng đối trên mặt cam dƣới một áp lực , đồng thời quá trình làm việc của cam lại theo chu kỳ lặp lại và nhƣ vậy đồng nghĩa với việc đặt và nhấc tải theo chu kỳ. 2.3.3.2.Cơ chế mòn. + Cơ chế mòn do mỏi tiếp xúc lăn không trƣợt. Mòn do dính hoặc cào xƣớc xảy ra do sự tiếp xúc lý học trực tiếp giữa bề mặt hạt mài với bề mặt cam chuyển động tƣơng đối với nhau. Nếu hai bề mặt bị phân tách bởi một lớp màng bôi trơn (không có hạt cứng rời trong vùng tiếp xúc) mòn không xảy ra. Tuy nhiên, trên mặt tiếp xúc chung ứng suất tiếp xúc rất lớn, khi đó mặc dù không xảy ra sự tiếp xúc trực tiếp, các bề mặt đối tiếp vẫn chịu ứng suất lớn đƣợc truyền qua màng bôi trơn trong chuyển động lăn. Theo phân tích ứng suất đàn hồi của Hec, ứng suất nén cực đại xảy ra trên bề mặt, nhƣng ứng suất tiếp cực đại lại xuất hiện dƣới bề mặt một khoảng nào đó. Khi sự lăn xảy ra, chiều của ứng suất tiếp bị đổi dấu trên từng bề mặt chi tiết. Thời gian để mòn do mỏi xảy ra phụ thuộc vào cƣờng độ của ứng suất tiếp đổi chiều, điều kiện bôi trơn và tính chất mỏi của vật liệu lăn. Khi một vết nứt về mỏi xuất hiện dƣới bề mặt, nó sẽ phát triển và tách vật liệu vùng bề mặt ra thành những mảnh mòn mỏng. Bởi vì vật liệu trong tiếp xúc lăn thƣờng qua tôi nên bề mặt thƣờng cứng, do đó các vết nứt xuất hiện ở bề mặt do 51 ứng suất kéo tạo nên hiện tƣợng mỏi bề mặt. Mỏi bề mặt lăn không trƣợt đặc trƣng bởi sự hình thành các mảnh mòn lớn sau một số chu kỳ giới hạn nào đó. + Cơ chế mòn do mỏi tiếp xúc vừa lăn vừa trƣợt. Sự kết hợp giữa lăn và trƣợt làm dịch chuyển điểm có ứng suất tiếp cực đại lên gần bề mặt hơn, do đó vị trí hỏng do mỏi tiến gần bề mặt hơn. Sự trƣợt thúc đẩy sự phá huỷ bề mặt do dính. Bôi trơn thích hợp có thể hạn chế đến tối thiểu ảnh hƣởng phá huỷ bề mặt do trƣợt trong điều kiện tiếp xúc này. + Cơ chế mòn do mỏi tiếp xúc trƣợt. Khi bề mặt hạt mài và bề mặt đầu ép trƣợt tƣơng đối với nhau, mòn xảy ra do dính và cào xƣớc. Tuy nhiên, có thể thấy rằng các đỉnh nhấp nhô của cam có thể tiếp xúc và trƣợt với nhau mà không bị dính hoặc cào xƣớc. Ứng suất tiếp xúc ở đỉnh các nhấp nhô làm cho đỉnh các nhấp nhô ở một hoặc cả hai bề mặt bị biến dạng dẻo. Sự biến dạng ở bề mặt hoặc dƣới bề mặt xảy ra theo chu kỳ là nguyên nhân xuất hiện các vết nứt (từ mầm vết nứt hoặc những chỗ trống hoặc vết nứt tế vi có sẵn) ở trên bề mặt hoặc ở dƣới bề mặt. Các vết nứt này tiếp tục phát triển. Sau một số lần tiếp xúc nhất định, các nhấp nhô này bị phá huỷ và tạo thành hạt mòn. Rất khó có thể chứng minh mỏi là nguyên nhân mòn chính trong một tập hợp các điều kiện xác định. Archard và Hirst cho rằng kim loại dính sang bề mặt đối tiếp cuối cùng tách ra thành những hạt mòn do quá trình mỏi. Hệ số k trong phƣơng trình mòn do dính đƣợc giải thích là xác xuất của một đỉnh nhấp nhô tiếp xúc tạo ra một mảnh mòn mà không có một giải thích nào về bản chất vật lý của việc tạo nên mảnh mòn. Mặc dù lý thuyết mòn do dính giải thích hiện tƣợng dính vật liệu sang bề mặt đối tiếp nhƣng không giải thích đƣợc hiện tƣợng hình thành hạt mòn rời, đặc biệt sự hình thành hạt mòn của vật liệu cứng hơn khi hai bề mặt trƣợt trên nhau. Tất cả những điều này có thể giải thích bằng giả thuyết rằng mòn là một quá trình mỏi. Yếu tố k có thể hiểu rằng một hạt mài đƣợc tạo ra khi một nhấp nhô có số lần tiếp xúc và biến dạng đủ để tạo nên sự nứt vì mỏi. Khi điều này xảy ra, một hạt mòn rời đƣợc tạo ra và tất nhiên cơ chế này dùng để giải thích cho sản phẩm của các hạt mòn hình thành từ cả bề mặt vật liệu rắn hơn và mềm hơn. Cơ chế mòn do 52 mỏi không loại bỏ khả năng dính của vật liệu sang bề mặt đối tiếp bằng cơ chế dính nhƣng dƣờng nhƣ phần lớn các hiện tƣợng mòn đều có thể giải thích về định tính trên khía cạnh mòn do mỏi. 2.3.3.3. Các nhân tố ảnh hƣởng đến mòn do mỏi. Hiện nay lý thuyết mòn do mỏi chƣa đƣa ra đƣợc các nghiên cứu để xác định chính xác cơ tính của vật liệu và các tính chất bề mặt của cam tối ƣu để chống mòn do mỏi. Tuy nhiên lý thuyết mòn do mỏi đã chỉ ra rằng, để khắc phục và hạn chế hiện tƣợng hỏng bề mặt cam do mòn mỏi ta cần phải chống biến dạng dẻo và nứt tế vi dƣới bề mặt chi tiết, cũng chính là hạn chế mòn do biến dạng dẻo và cào xƣớc. Với điều kiện vận tốc mâm máy quay là 25vòng/phút, tấc độ quay của chày dập cũng nhỏ. Do đó mòn do mỏi không phải là mòn chính đối với bề mặt chi tiết cam. 2.3.4. Mòn fretting. 2.3.4.1. Hiện tƣợng. Hiện tƣợng fretting xảy ra khi chuyển động tƣơng đối giữa hạt mài với bề mặt cam dao động với biên độ thấp (trong khoảng vài chục nanômét đến vào chục micrômét) xảy ra trên bề mặt tiếp xúc chung của các bề mặt (về danh nghĩa là đứng yên). Đây là hiện tƣợng có thể sảy ra bởi vì nếu máy lắp đặt khi làm việc có dao động. 2.3.4.2. Cơ chế mòn fretting. Thực chất fretting là một dạng của mòn do dính và do hạt cứng mà ở đó tải trọng pháp tuyến gây nên hiện tƣợng dính ở đỉnh các nhấp nhô và chuyển động dao động gây nên sự cắt đứt tạo nên các mảnh mòn. Fretting kết hợp với ăn mòn hoá học là hiện tƣợng phổ biến gọi là fretting hoá. Ví dụ các hạt mòn thép sạch đƣợc tạo ra giữa hai bề mặt sẽ bị ô xy hoá tạo thành ô xít Fe203 sẽ là nguồn các hạt cứng trên mặt tiếp xúc chung. Bởi vì các bề mặt đƣợc ép sát với nhau và dao động với biên độ rất nhỏ nên các bề mặt không bao giờ tách rời nhau và nhƣ thế sẽ không có cơ hội để các mảnh mòn này lọt ra ngoài. Dao động tiếp tục xảy ra tạo ra các mảnh mòn mới và tiếp tục bị ô xy hoá và cứ thế lặp lại. Do vậy mòn trên một đơn vị chiều dài trƣợt do fretting có thể lớn hơn so với mòn do dính và._.