Thiết kế , chế tạo máy đo khí nén để áp dụng vào qui trình kiểm tra sản phẩm của công ty đo điện Hà Nội ( EMIC )

ụ thể mà ta có thể dùng các máy đo phù hợp với yêu cầu thực tế đồng thời trong điều kiện nước ta có thể thiết kế và chế tạo được. Khi nhận được đề nghị từ phía nhà máy đo điện Hà Nội ( EMIC ) là tìm hiểu qui trình kiểm tra sản phẩm của nhà máy cụ thể là qui trình kiểm tra đĩa Rô to của đồng hồ đo điện một pha và ba pha , đồng thời giải quyết những vấn đề tồn tại trong các qui trình kiểm tra đó . Nhóm đề tài của bộ môn Máy Chính Xác và Quang học đã nghiên cứu và mạnh dạn thiết kế , chế tạo máy đo khí nén để áp dụng vào qui trình kiểm tra sản phẩm của công ty đo điện Hà Nội ( EMIC ). Trong thời gian tốt nghiệp, nhóm đề tài đã chế tạo thành công máy đo khí nén có tỷ số truyền cao ( i = 2000) và các gá đo kiểm tra các chi tiết quan trọng của đồng hồ đo điện tại công ty . Quá trình chế tạo đã qua thực nghiệm để so sánh với kết quả đo hiện tại của công ty và thấy rất khả quan , tuy nhiên thời gian thực hiện tương đối ngắn nên chưa đem vào ứng dụng thử trong điều kiện thực tế tại công ty .Vì thế , em rất mong được các thầy cô cùng các bạn đóng góp những ‎ ý kiến quí báu để đề tài có thể hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn . ------------------------------//-------------------------------- Chương 1:Giới thiệu tình hình công ty đo điện hà nội. * Giới thiệu sản phẩm của công ty đo điện Hà Nội ( EMIC ). 1.Giới thiệu về công ty EMIC. Công ty đo điện Hà Nội (EMIC) là công ty hàng đầu của Việt Nam và Đông Dương về sản xuất những sản phẩm kiểm tra, định lượng mức năng lượng điện tiêu thụ tại hộ gia đình và các loại cơ sở sản xuất lớn nhỏ. Trong năm nay, công ty đã đứng đầu thị phần tại các nước Đông Dương . Tất cả các hộ gia đình và cơ sở sản xuất đều phải dùng sản phẩm của công ty mà sản phẩm chủ lực là công tơ đo điện 1 pha dùng trong hộ gia đình và công tơ đo điện 3 pha dùng cho cơ sở sản xuất. Năng lượng điện là nguồn năng lượng rất quý giá, rất cần cho đất nước trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Các nhà máy cung cấp điện nước ta hoạt động hết công suất vẫn không đáp ứng hết yêu cầu. Vì vậy để đảm bảo tận dụng tối đa lợi ích, hiệu quả của năng lượng điện chúng ta phải sử dụng hợp lý tiết kiệm và chính xác. Trong yêu cầu đó các thiết bị đo điện là đồng hồ đo điện 1 pha và đồng hồ đo điện 3 pha phải luôn làm việc chính xác, phản ánh đúng mức tăng năng lượng mà hộ gia đình hay cơ sở sản xuất sử dụng. Vì vậy quy trình kiểm tra độ chính xác của công tơ phải rất chính xác và nghiêm ngặt. Với yêu cầu đó công ty EMIC đã đặt hàng nghành máy chính xác và QUANG HọC kiểm tra hoạt động của đĩa Rô to 1 pha và 3 pha, quy trình quan trọng nhất của hoạt động của đồng hồ đo điện. 2 .Giới thiệu về đồng hồ đo điện 1 pha. 2.1Nguyên lý làm việc : Đồng hồ đo điện 1 pha bao gồm 2 phần chính: Phần tĩnh và phần động. Hình 1.1 : Công tơ điện một pha hai dây. Loại công tơ điện một pha thuộc cơ cấu cảm ứng có kết cấu chính gồm 2 phần: Phần tĩnh có 2 mạch từ trên đó có quấn cuộn dây dòng điện và cuộn điện áp. Phần động là một đĩa nhôm nhẹ đồng chất, được gắn chính tâm trên một trục quay và nằm trong khe từ của phần tĩnh và của một nam châm vĩnh cửu. Chuyển động quay của trục đĩa được truyền và thể hiện lên bộ số. Ngoài ra trong công tơ còn có một số chi tiết phụ để điều chỉnh cho công tơ phản ánh đúng lượng điện năng tiêu thụ ở các chế độ khác nhau của tải. Phần tĩnh Khi có điện áp U dặt trên cuộn điên áp, ở đây sẽ xuất hiện dòng điên IU do thành phần trở kháng của cuộn dây lớn nên dòng điện IU chậm pha so với điện áp U một góc gần 900. Dòng điện IU sẽ tạo nên dòng từ thông trong lõi sắt từ của cuộn dây điện áp. a U a L a I I U ặ U ặ L ặ I ặ I U b j Hình 1.2 Biểu đồ pha nguyên lí hoạt động của công tơ. Dòng từ thông này được chia làm hai thành phần ặU và ặ L. ặ U là dòng từ thông chính hay còn gọi là dòng từ thông công tác, nó sẽ xuyên qua đĩa nhôm và khép kín mạch qua thanh đối cực. ặ L là dòng từ thông phụ nó chỉ khép kín mạch qua hai cạnh suờn vì không xuyên qua đĩa nhôm nên nó không đóng vai trò gì trong việc tạo ra mô men quay. Do có hiện tượng tổn hao trong lõi sắt từ nên các dòng từ thông ặU và ặL chậm pha so với I U ở các góc aU và aL. Trên đường hành trình dòng từ thông ặU phải xuyên qua đĩa nhôm tiếp đó lại qua thanh đối cực. ặU chịu nhiều mức tổn hao, do đó góc aU > aL. Dòng điện I tạo ra trong lõi sắt từ hình chữ U dòng từ thông ặI, dòng từ thông này sẽ xuyên qua đĩa nhôm 2 lần và đi qua phần cuối của lõi sắt từ cuộn dây điện áp. Từ thông ặI chậm pha so với dòng I một góc aI. Như vậy đĩa nhôm sẽ bị cắt bởi hai dòng từ thông không trùng lặp trong không gian và giữa các dòng từ thông này có góc lệch pha. Đó chính là các dòng từ thông ặI và ặU, trong đó ặI cắt đĩa hai lần. ặ 1 ặ 1 ặ 2 ặ 2 ặ 1 ặ 1 I2 Hình 1.3 Biểu đồ dòng từ thông trên đĩa Rô to. Dưới tác động của các dòng từ thông ặU và ặI, khi cắt đĩa công tơ, trong đĩa nhôm sẽ xuất hiện các dòng điện cảm ứng là các dòng xoáy I1 và I2, hướng của các dòng điên thế như hình vẽ. chính các dòng này sẽ tác động lại dòng từ thông ặI và ặU, sản sinh ra mô men quay tổng hợp theo công thức: M = C.f. ặU. ặI. sin j . M : mô men quay C : Hệ số F : tần số dòng điện j : Độ lệch pha giữa I và U. * Nhận xét : + Để tạo ra được Mômen quay cần có ít nhất hai dòng từ thông biến thiên hoặc hai thành phần của một dòng từ thông , nhưng giữa chúng có góc lệch pha và chuyển dịch trong không gian . + Mômen quay đạt giá trị cực đại khi góc lệch pha giữa các dòng từ thông ặU , ặI là 900 (sin j = 900 ) . +Mômen quay phụ thuộc vào tần số biến của các dòng từ thông ặU , ặI . Phần động Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây thì xung quanh cuộn dây sẽ xuất hiện một từ trường. Theo định luật cảm ứng điện từ thì dòng điện sẽ tạo ra một lực từ tác động vào đĩa rôto làm cho đĩa quay. Bằng hệ thống ăn khớp cơ khí giữa trục vít bánh vít và hệ thống ăn khớp bánh răng sẽ biến chuyển động của đĩa Rô to thành chỉ thị số công suất tiêu thụ điện năng để đo mức năng lượng điện trong hộ gia đình. Bởi vậy công tơ có đo chính xác hay không phụ thuộc vào đĩa Rô to có quay chính xác hay không. Đĩa rô to quay trong khe hơ mạch từ khá nhỏ 2,5 mm nên độ đảo của đĩa ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng làm việc của đĩa. Nếu độ đảo mà quá lớn thì mô men tạo lực quay sẽ không có phương song song với bề mặt đĩa mà nó sẽ tác dụng theo phương xiên gây mất cân bằng về lực. Từ các yêu cầu về khe từ khi tính toán lực mô men và quá trình làm thực nghiệm đã đưa ra được các yêu cầu về độ chính xác của đĩa rô to - Đĩa Rô to được chế tạo bằng nguyên công đúc , đạt độ chính xác tương đối cao. Đĩa được lắp vào với truc Rô to sau đó bằng nguyên công ép nhựa để bắt chặt với nhau . * Nhận xét : Các nguyên công trên sinh ra dạng sai hỏng thường gặp là độ đảo mặt đầu và độ đảo hướng kính do quá trình đúc ép nhựa không chính xác gây ra. 2.2 Giới thiệu chi tiết kiểm tra . Bản vẽ cụm Rô to của đồng hồ đo điện một pha ( phụ lục ). Chi tiết kiểm tra là cụm Rô to của đồng hồ đo điện một pha dùng trong các hộ gia và cơ sở sản xuất nhỏ.Chi tiết bao gồm : Khung công tơ và điã Rô to . Đĩa Rô to được định vị 5 bậc tự do trên hai ổ ( ổ côn và ổ kim) gá trên khung công tơ. 1 : ống lót ; 2: chân kính ; 3: Bi ; 4: nhóm chân kính. Hình 1.4 Bộ phận kim gối trên và chân kính dưới . 2.3 Phương pháp kiểm tra tại công ty . 1.Đồng hồ 0,001. 2.Gá đo. 3.Trục đĩa Rô to. 4.Đĩa Rô to. 5. Đế gá đo. 6. Bánh xe nối tiếp. (Mô hình 3D xây dựng bằng phần mềm SolidWorks) . Hình 1.5 Sơ đồ gá đo độ đảo mặt đầu tại công ty. - Chi tiết đo được định vị bởi một mũi côn, chống vào lỗ của trụ trục vít ( ‘con sâu’ – tên gọi tại công ty ) còn đầu côn của trục đĩa Rô to định vị vào mặt côn của đồ gá , khống chế 5 bậc tự do chỉ còn bậc tự do xoay quanh trục oz .Khi muốn đưa chi tiết vào đo và nắn đĩa , ta nhấc mũi côn lên đưa chi tiết vào rồi hạ xuống . Lỗ côn dưới có cơ cấu xoay dùng ổ bi . Ta xoay cơ cấu xoay , bánh xe nối tiếp với bộ phận dẫn hướng của đầu đo cũng quay và cho ta độ đảo mặt đầu của chi tiết đo .Nếu chi tiết đo có độ đảo mặt đầu Ê 0,07( mm ) là độ đảo mặt đầu cho phép thì đạt yêu cầu ,nếu không người thợ làm thao tác nắn đĩa rồi đo lại . Thực chất của việc nắn đĩa này không làm cho độ đảo mặt đầu được cải thiện mà chỉ nhằm mục đích tạo ra vành đĩa (phần quay trong khe từ). Khi nắn trục sẽ bị biến dạng đàn hồi làm người kiểm tra cho đạt yêu cầu nhưng sau một thời gian nó lại trở lại trạng thái ban đầu và đây chính là nguyên nhân kết luận nhầm chất lượng sản phẩm. -Khi đo độ đảo hướng kính : đĩa được làm bằng nguyên công đúc đạt độ chính xác khá cao và không thay đổi được dù có phát hiện ra độ đảo hướng kính khi không đạt yêu cầu cho nên dẫn đến công ty bỏ qua kiểm tra độ đảo hướng kính. -Đồ gá kiểm tra kết hợp với sửa chữa hàng loạt tài công ty có chuẩn kiểm tra không trùng với chuẩn làm việc dẫn đến kết quả kiểm tra không phản ánh chính xác tình trạng làm việc thực. -Nắn đĩa rô to bằng tay: làm cong trục và đĩa làm bằng nhôm đàn hồi dẫn đến không chính xác. - Tại công ty nguyên công kiểm tra đo độ đảo hướng chính của đĩa Rô to 1 pha đến nay không còn sử dụng nữa. Nguyên nhân do nguyên công sản xuất đĩa đã đạt độ chính xác và cũng không sửa chữa được gì nếu phát hiện độ đảo hướng kính. Tuy nhiên trên đồ gá đo độ đảo hướng chính mà công ty vẫn có đo độ đảo hướng kính. 2.3.1. Đo độ đảo hướng kính Đĩa rô to được định vị trên kim gối trên hạn chế hai bậc tự do và bộ phận chân kính dưới định vị ba bậc tự do . Trong đó có hai bậc tự do quay quanh oz và oy hai bậc tự do tịnh tiến theo oy và oz. Ngoài ra để hạn chế bậc tự do chuyển động dọc trục dùng một phiến tỳ để chặn đầu trục. - Công ty dùng đồng hồ So 0,001 để đo độ đảo hướng kính . Khi quay đĩa rô to một vòng thì ta đo được độ đảo hướng kính của đĩa rô to. Hình 1.6 : Sơ đồ đo độ đảo hướng kính tại công ty. : Số chỉ lớn nhất của đồng hồ đo đĩa . : Số chỉ nhỏ nhất của đồng hồ đo đĩa . : Độ đảo hướng kính của đĩa Nếu Dđ 0,07 (mm) thì chi tiết đạt yêu cầu nếu Dđ > 0,07 thì chi tiết đó bị loại. Sai số lẫn của sơ đồ đo là độ không tròn của đĩa rô to và độ không tròn của trục, ngoài ra còn lẫn sai số do cong trục Để giảm sai số do lẫn độ cong trục chúng ta phải dịch hai khối chũ V về gần nhau hơn để khoảng cách hai khối V ngắn nhất có thể. -ưu điểm: Gá đo được thiết kế và sử dụng đơn giản gọn nhẹ dễ chế tạo. Quá trình kiểm tra nhanh gọn. Có thể sửa chữa độ đảo ngay trong khi kiểm tra , phục vụ tốt cho năng suất sản xuất . -Nhược điểm: + Lẫn nhiều sai số do đó kết quả đo chưa chính xác. + Chuẩn kiểm tra không trùng với chuẩn làm việc vì thế kết quả đo được không phản ánh chính xác sai số trong quá trình làm việc do khi lắp đĩa Rô to được lắp vào khung công tơ được định vị khác so với khi kiểm tra. Vì có áp lực đo tương đối lớn ( lực đo của đồng hồ ta đo được là 100á150g )lên gây ra sai số và biến dạng chi tiết . Sơ đồ đo đã biến đo độ đảo của vành đĩa so với tâm quay thành đo độ đảo của vành trục so với bề mặt đĩa. Chỉ đo được độ đảo vành đĩa so với tâm quay của nó mà không phải tâm quay của cụm chi tiết. 2.3.2. Đo độ đảo hướng trục Bánh xe. Hình 1.7 Sơ đồ đo độ đảo mặt đầu tại công ty . - Sơ đồ đồ gá đo độ đảo mặt đầu : Đĩa Rô to được gá định vị trên mặt côn trên , mặt côn dưới . Đồng hồ So 0,001 được bắt trên đế giá cứng vững , đầu đồng hồ gắn với một bánh xe , khi quay nắm vặn ở dưới , đĩa Ro to có chuyển động quay . Khi quay chi tiết một vòng ta được độ đảo hướng trục do bánh xe gắn cứng vào đầu đo nên chuyển vị của bánh xe cũng là chuyển vị của đầu đo , qua đó ta thu được kết quả đo độ đảo mặt đầu z y x Chi tiết đựơc định vị trên hai ổ, ổ côn và ổ kim trong đó ổ côn định vị ba bậc tự do tịnh tiến theo ox,oy,oz còn ổ kim định vị hai bậc tự do chống xoay quanh oy và ox, chỉ còn một bậc tự do quay quanh oz. Khi quay chi tiết một vòng ta được độ đảo hướng trục. : Là chỉ thị lớn nhất và nhỏ nhất trên đồng hồ So . z : Độ đảo hướng trục của đĩa rô to . y x z y x Trên sơ đồ đo sử dụng đồng hồ So 0,001 để đo. Đồng hồ So là dụng cụ đo tiếp xúc nên luôn cần áp lực đo để ổn định chỉ thị khi, đo lực đo của đồng hồ ta đo được là 100á150g. Bộ phận gối đỡ trên định vị hai bậc tự do là một ổ kim nó có đường kính rất nhỏ ặ 0,2 (mm) nên chỉ cần một lực đo rất nhỏ tác dụng vào là nó cũng có thể gây ra cong kim do đó ảnh hưởng đến sai số của phép đo . P D 1 Hình 1.8 Kim gối trên của đĩa Rô to. Mặt khác mối lắp giữa kim và trục vít của rô to là một mối lắp có khe hở, do đó khi có lực đo tỳ vào thì kim cũng bị lệch về phía có áp lực do đó làm cho đĩa Rô to bị nghiêng nên cũng ảnh hưởng đến sai số của phép đo. Hình1.9 ảnh hưởng của lực đo tới đĩa Rô to Ngoài ra nếu trục của đĩa không đủ cứng vững thì áp lực đo cũng làm cho đĩa bị nghiêng đi do đó nó cũng ảnh hưởng đến sai số của phép đo. Để làm giảm sai số của phép đo chúng ta có thể làm giảm áp lực đo bằng cách tháo lò xo gây áp lực của đồng hồ so. Khi đó áp lực đo chỉ còn là trọng lượng của trục đo. Đây cũng không phải là giải pháp tốt vì khi bỏ áp lực đo thì đồng hồ sẽ làm việc không ổn định do đó có thể gây ra kết quả đo không chính xác . Để giảm sai số do áp lực đo gây ra chúng ta có thể bố trí đồng thời hai đồng hồ so le. Nhưng đây cũng không phải là phương pháp tối ưu vì khi bố trí so le 2 đồng hồ hai bên thì vẫn còn hai bên không có đồng hồ do đó khi quay đĩa rô to cũng có thể nghiêng lệch ra phía không có đông hồ. Trừ khi chúng ta bố trí đồng thời bốn đồng hồ so ổ bốn phía để cân bằng lực. -ưu điểm: Gá đo được thiết kế và sử dụng đơn giản gọn nhẹ dễ chế tạo. Quá trình kiểm tra nhanh gọn kết hợp cùng với sửa chữa hàng loạt rất tiện dụng việc đảm bảo đủ số lượng sản phẩm cho qui trình sản xuất liên quan . -Nhược điểm: Chuẩn kiểm tra không trùng với chuẩn làm việc nên chỉ số trên đồng hồ So không phản ánh chính xác sai số khi làm việc . Vì thế khi ta đo được đĩa Rô to có đạt yêu cầu là < 0,07 (mm) thì khi ta lắp vào khung công tơ vẫn chưa chắc đã hoạt động được , gây mất thời gian và khó tìm hiểu được nguyên nhân của việc không hoạt động được của công tơ . Chính vì những nguyên nhân đó , chúng ta phải tìm những phương án khác để tránh được những sai lầm đó nhằm đem lại hiểu quả cao trong công việc . Qua những tìm hiểu tại công ty , em xin đề xuất những phương án kiểm tra sau . 3. Đề xuất phương án đo *Chọn phương pháp đo Với mỗi thông số, mỗi chi tiết cụ thể, ta có thể có nhiều cách đo và có nhiều con đường khác nhau để đạt tới mục đích của việc đo. việc chọn phương pháp đo chính là việc chọn một con đường hợp lí để đạt được kết quả đo. Trên thực tế việc kiểm tra các thông số của Rô to đồng hồ 1 pha phương pháp đo đang được dùng tại nhà máy đó là phương pháp đo tiếp xúc, dùng những dụng cụ đo tiếp xúc đó là đồng hồ So 0,001 . Nên việc đo còn gặp sai số do áp lực của dụng cụ đo gây ra, thực tế cho thấy rằng những chi tiết Rô to đã được thực hiện nhằm để đạt độ chính xác yêu cầu nhưng khi đi đến xưởng lắp ráp thành phẩm cuối cùng vẫn không ít chi tiết bị loại do không đạt yêu cầu kỹ thuật, trong những nguyên nhân gây ra sai số đó phải kể dến yếu tố đàn hồi của chi tiết và áp lực đo của dụng cụ kiểm tra gây ra. Từ thực tế đó ta cố gắng tìm ra một phương pháp đo mà phương án đó đảm bảo độ chính xác yêu cầu kỹ thuật, bằng các thiết bị đo đơn giản, số lượng, số loại dụng cụ ít, có độ chính xác cao và có thể chế tạo trong điều kiện nước ta. 3.1. Phương pháp đo không tiếp xúc dùng máy chiếu hình Hình 1.10 . Máy chiếu hình kiểm tra cụm Rô to tại công ty EMIC Nguyên lí hoạt động của máy chiếu hình : ánh sáng từ nguồn sáng 1 chiếu qua hệ thấu kính 2 . Hệ thấu kính 2 có tác dụng lọc sáng và tạo ra chùm sáng song song chiếu tới vật đo 3 ( đĩa Rô to một pha) .Vật đo được đặt giữa hệ thấu kính 2 và hệ thấu kính phóng đại 4 . Hệ thấu kính 4 có tác dụng phóng đại ảnh của vật đo lên 5 lần ( 5x ) . ảnh của vật đo được hứng trên màn chắn được đặt phía sau hệ thấu kính phóng đại 4 . Dụng cụ đo dùng phương pháp chiếu xuyên qua . Nguồn sáng phát ánh sáng qua hệ thấu kính tạo thành chùm sáng song song chiếu lên đĩa Rô to .Vật kính có tác dụng phóng đại và tạo ảnh của mép đĩa lên mành chắn. Trên màn chắn ta có cữ giới hạn phạm vi sai số cho phép chi tiết có đạt yêu cầu hay không . Hình1.11. Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy chiếu hình . 1 . Nguồn sáng . 2 . Hệ thấu kính . 3 . Vật đo ( đĩa Rô to một pha ). 4 .Vật kính. 5 . Màn chắn . *Nhận xét :Máy chiếu hình có độ phóng đại 5 lần ( 5x ) tại công ty đã giải quyết được vấn đề chuẩn đo trùng với chuẩn làm việc .Nhưng máy chiếu hình khi kiểm tra độ đảo hướng kính và độ đảo mặt đầu có những hạn chế trong quá trình xác định sai số cụ thể để đưa ra những tiêu chuẩn cụ thể đánh giá hoạt động của công tơ. Đánh giá sơ đồ kiểm tra độ đảo hưóng kính : + Đĩa Rô to khi kiểm tra trên máy chiếu hình được minh hoạ như hình 1.11 . Định vị trên máy chiếu hình ưu điểm là : chuẩn đo trùng với chuẩn làm việc vì thế thông số đo được phản ánh chính xác sai số trong quá trình làm việc . Tuy nhiên nhựơc điểm của gá kiểm này đó là : ta chỉ kiểm tra được độ đảo hướng kính có trong miền đạt yêu cầu hay không , chứ không xác định được chính xác độ đảo là bao nhiêu . Vì thế không đạt tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng sản phẩm ISO. Hơn nữa vạch khắc dấu miền đạt yêu cầu trên màn chắn có độ dầy 0,5 mm nên khi phóng đại mép đĩa Rô to 5 lần thì khi mép đĩa có chạm vào vạch thì chưa chắc chi tiết đã đạt yêu cầu . Hình 1.12 Sơ đồ đo độ đảo hướng kính bằng máy chiếu hình. Trong thực tế ta chỉnh 2 cữ đọc số và chỉ cần xác định ảnh mép của đĩa nằm trong giữa 2 cữ là được. Khi đó : X2 Ê b2 và X1 ³ b1 . Đánh giá sơ đồ kiểm tra độ đảo mặt đầu : ta thấy chuẩn đo trùng với chuẩn làm việc . Độ đảo mặt đầu được xác định bằng cách đọc số trên màn chắn có khắc vạch chia và tính theo công thức : X = X2 - X1 Trong đó : X2 : Chỉ số cao nhất. X1 : Chỉ số thấp nhất. X : Độ đảo mặt đầu . Hình 1.13 Sơ đồ đo độ đảo mặt đầu bằng máy chiếu hình. *Kết luận : Máy chiếu hình thu đựơc ảnh của đĩa Rôto trong quá trình đo phụ thuộc vào độ rõ nét và độ nhoè của ảnh mà thiết bị này không cho ta được ảnh rõ nét như yêu cầu dẫn đến sai số trong quá trình đo. Máy chiếu hình được sử dụng khá phổ biến trong đo lường nhưng việc ứng dụng máy chiếu hình trong sản xuất đặc biệt là việc ứng dụng kiểm tra đĩa rô to của công tơ 1 pha là không phù hợp, vì thao tác trên máy chiếu lâu nên năng suất giảm. Đặc biệt những chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao sai số do ngắm chuẩn cũng ảnh hưởng rất lớn đến kết quả đo. 3.2. Kiểm tra bằng phương pháp đo khí nén. -Máy đo khí nén là loại máy chế tạo không quá phức tạp nên giá thành chế tạo thấp hơn so với các loại máy đo khác, mà độ chính xác lại rất cao. Đặc biệt đo bằng khí nén là phương pháp đo không tiếp xúc cơ khí nên áp lực đo rất nhỏ coi như bằng không. Đầu đo khí nén có rất nhiều loại khác nhau do đó nó kiểm tra đựơc rất nhiều các thông số khác nhau. Tùy từng thông số cần đo mà ta chọn đầu đo cho phù hợp. Đặc biệt máy đo khí nén có thể đo đựơc những lỗ rất nhỏ mà có độ chính xác cao mà phương pháp khác không thể đo được, như vòi phun bơm cao áp, lỗ xi lanh. ở đây ta chọn phương án đo không tiếp xúc đó là phương pháp đo dùng đầu đo khí nén để kiểm tra các thông số kỹ thuật của rôto đồng hồ đo diện 1 pha. - Sai số bề mặt bàn đo không ảnh hưởng đến kết quả đo. nếu ở miệng thổi có bụi bẩn thì thể tích chiếm chỗ của chúng không đáng kể so với thể tích không gian đầu miêng thổi do đó không gây sai số đo. - Thao tác đo đơn giản, nhẹ nhàng, do đó năng suất cao. - Độ chính xác, độ ổn định chỉ thị cao. - Có thể chuyển sang dạng chuyển đổi giới hạn dễ dàng phát hiện sai số hình dáng nếu xử dụng linh hoạt hai miệng thổi hoặc một miệng thổi. Trong điều kiện chế tạo được tại trường và nhà máy. Ưu nhược điểm của phương pháp kiểm tra mới. Ưu điểm. -Tỉ số truyền lớn và có thể điều chỉnh được tương đối dễ dàng để phù hợp với yêu cầu cụ thể . - Lực đo rất nhỏ không đáng kể do đó không gây biến dạng bề mặt chi tiết nên không có sai số đo do biến dạng bề mặt chi tiết. - Không có sai số do ảnh hưởng của sự mòn đầu đo - Không có sai số gây ra bởi hình dáng bề mặt chi tiết đo làm chất lượng tiếp xúc của đầu đo và chi tiết đo không tốt. - Có hệ số khuyếch đại lớn nên sai số nhỏ. - Chuẩn kiểm tra trùng với chuẩn làm việc tra nên kết quả kiểm tra đánh giá đúng chất lượng làm việc thực. Đây là ưu điểm lớn nhất của phương pháp kiểm tra này , nó đã giải quyết căn bản được vấn đề tồn tại . -Do không có lực đo lên đã giảm được sai số do lực đo gây ra. -Ta kiểm tra ỏ trạng thái làm việc thực nên đã làm giảm được sai số lẫn do chuẩn không đồng nhất vì thế kết quả đo phản ánh đúng chất lượng làm việc. -Chi phí thiết kế và chế tạo để phù hợp với điều kiện công nghệ cũng như trong sản xuất của các cơ sở sản xuất ở nước ta. Nhược điểm. -Đòi hỏi có nhiều thiết bị đi kèm (máy nén khí, ổn áp màng, tụ lọc,bộ chỉ thị). -Máy đo cồng kềnh do cột nước cao . -Miền đo hẹp từ 100mm H20 – 400 mm H20 . -Hiển thị bằng cột nước dẫn đến khi đọc kết quả đo không chính xác do mặt thoáng chất lỏng có lực căng mặt ngoài làm thành ống thuỷ tinh có chiều cao hơn tại tâm mặt thoáng . *Kết luận :Với độ chính xác của thông số yêu cầu là Ê 0,07 (mm) trên một chi tiết dễ biến dạng ,đồng thời trong điều kiện nhà máy nguồn khí áp đi khắp các phân xưởng để phục vụ sản xuất.Qua những nhận xét trên , em thấy phương pháp đo bằng máy đo khí nén đã giải quyết căn bản những vấn đề còn tồn tại của nhà máy và phù hợp với điều kiện cụ thể của công ty. Chính vì thế em quyết định dùng phương pháp đo bằng khí nén để kiểm tra độ đảo mặt đầu và độ đảo hướng kính của đĩa Rô to một pha . 3.2.1 Phương pháp kiểm tra độ đảo hướng kính dùng đầu đo khí nén. Hình 1.14 Sơ đồ nguyên lí gá đo độ đảo hướng kính. Chi tiết đo được lắp trên gá đo đúng điều kiện làm việc thực của đĩa Rô to , cụ thể là : chi tiết định vị trên hai ổ( ổ côn và ổ kim ). Trong đó ổ côn định vị ba bậc tự do tịnh tiến theo ox, oy, oz còn ổ kim định vị hai bậc tự do chống xoay quanh oy, ox. Khi ta cho chi tiết quay một vòng thì thu được độ đảo hướng kính của đĩa Rô to.Nếu vành đĩa trùng với tâm quay thì khoảng cách mép vành đĩa đến miệng thổi (đầu đo ) là không đổi nên trên cột chỉ thị ta nhận được áp h = const , cột nước đứng im . Nếu khoảng cách trên thay đổi nghĩa là vành đĩa không trùng tâm quay thì ta nhận được các giá trị h khác nhau , độ đảo hướng kính được tính bằng công thức sau : Trong đó : : Độ đảo hướng kính của đĩa . +: Độ cao cột áp lớn nhất của đĩa . +: Độ cao cột áp nhỏ nhất của đĩa . + i : Tỷ số truyền của máy đo. *ưu điểm: - Chuẩn kiểm tra trùng với chuẩn làm việc nên thông số kiểm tra phản ánh chính xác tình trạng làm việc.Vì thế khi công tơ hoạt động ta phát hiện những dạng sai hỏng thì có thể kết luận rằng sai hỏng không phải do độ đảo hướng kính và mặt đầu không đạt yêu cầu . - Lực đo do khí phun ra từ đầu đo rất nhỏ không phát hiện được khi đo bằng cân điện tử có độ nhậy 1g. - Ta kiểm tra ỏ trạng thái làm việc thực lên đã làm giảm được sai số lẫn do chuẩn không đồng nhất. *Nhược điểm: - Máy đo cồng kềnh do cột nước còn cao . - Miền đo hẹp từ 100mm H20 – 400 mm H20 . - Hiển thị bằng cột nước dẫn đến khi đọc kết quả đo không chính xác do mặt thoáng chất lỏng có lực căng mặt ngoài làm thành ống thuỷ tinh có chiều cao hơn tại tâm mặt thoáng . 3.2.2. Phương pháp kiểm tra độ đảo mặt đầu dùng đầu đo khí nén. - Chi tiết đo được định vị trên hai ổ, ổ côn và ổ kim. Trong đó ổ côn định vị ba bậc tự do tịnh tiến theo ox, oy, oz, còn ổ kim định vị hai bậc tự do chống xoay quanh ox, oy. Khi xoay chi tiết một vòng ta được độ đảo hướng trục. Đầu đo được đặt ở trên bề mặt đĩa ở vị trí Rmax là vị trí mà ta đo đựơc độ đảo mặt đầu lớn nhất . Trong đó : ∆đ: Độ đảo hướng trục. hmax: Độ cao cột áp lớn nhất. hmin: Độ cao cột áp nhỏ nhất. i : tỷ số truyền của thiết bị đo. - Để đảm bảo gá đặt đúng như điều kiện làm việc thực , trong gá này em sử dụng chính khung công tơ trên đó sẽ lắp cụm Rôto để gá chi tiết đo . Đặt cả khung công đã lắp cụm Rô to lên bàn gá đo mang đầu đo khí nén để đo độ đảo mặt đầu. Sai số lẫn của sơ đồ đo là lẫn khe hở của mối lắp giữa ổ kim và trục vít, do đó để giảm sai số thì ta phải dùng mối lắp có khe hở bằng không. Do đo bằng khí nén dùng đầu đo không tiếp xúc nên áp lực đo coi như không có nên không lẫn sai số do áp lực đo gây ra. . Hình 1.15 Sơ đồ nguyên lí của gá đo độ đảo mặt đầu . *Kết luận : qua tìm hiểu quá trình sản xuất và kiểm tra đồng hồ đo điện một pha em nhận thấy : + Quá trình kiểm tra đĩa Rôto là qui trình kiểm tra kết hợp với sửa chữa ngay trên đồ gá kiểm tra . ưu điểm là đồ gá kiểm tra đơn giản , dễ chế tạo và dễ sử dụng .Tuy nhiên đồ gá kiểm tra đã mắc phải những sai số do chuẩn kiểm tra không trùng với chuẩn làm việc dẫn đến những đĩa Rôto theo kiểm tra đã đạt yêu cầu những khi lắp vào khung công tơ hoạt động thử thì không đạt yêu cầu gây rất nhiều công sức do phải tìm nguyên nhân của hỏng hóc và tháo lắp tốn thời gian và mất năng suất . Vì thế em đã tìm hiểu nguyên nhân và xin đưa ra một số phương án kiểm tra để giải quyết vấn đề tồn tại . Em chọn sử dụng phương pháp đo bằng khí nén đã giải quyết căn bản vấn đề của công ty . Đó là chuẩn kiểm tra trùng với chuẩn làm việc nên thông số kiểm tra được phản ánh đúng tình trạng làm việc thực .Máy đo khí nén giá thành phù hợp với điều kiện công ty . Chương 2:tổng quan về máy đo khí nén. 1. Trình bày nguyên lý hoạt động của chuyển đổi khí nén. *Nguyên lí hoạt động : - Thiết bị đo khí nén dựa trên nguyên tắc chuyển đổi những tín hiệu ở đầu đo là sự thay đổi kích thước của đối tượng cần khảo sát thành sự thay đổi áp suất của khí nén biểu thị trên dụng cụ chỉ thị . P1 P2 Nếu trên dòng chảy của chất khí chịu nén ta đặt một cản trở F thì áp suất trước và sau của trở sẽ khác nhau. - Hàm lưu lượng dòng khí chảy qua lỗ nhỏ: và tức là ở chế độ sau tới hạn - Trong điều kiện thuận lợi nhất của dòng chảy : chảy tầng , chảy đoạn nhiệt ... Thì : chế độ chảy tầng tới hạn. đây cũng như thuỷ khí động học các phương trình được thiết lập khi đã được quán triệt định lý dòng chảy liên tục. Nghĩa là lưu lượng dòng chảy không thay đổi qua mỗi thiết diện: V1 V2 F1 F2 F1, F2: diện tích thiết diện ở vị trí 1, 2 V1, V2 : vận tốc dòng chảy 1, 2 - Bây giờ trên dòng chảy từ nguồn ổn áp có áp suất dư (Pa là áp suất khí trời) chảy ra thiết diện thông với khí trời. Ta đặt các cản trở d1, d2 có các diện tích là F1, F 2 . . Phần không gian gới hạn F1, F2 gọi là buồng đo áp suất l1 trong buồng đo sẽ phụ thuộc vào thông số H, F1, F2 V1 l1 d1 F2 F2 d2 H: là nguồn trước cản trở d1 H1 > H để máy làm việc ổn định chọn H = 800 mm H: áp đo Có chi tiết: z = 0 ị h =H Không có chi tiết: z = Ơ ị h= 0 Ta thấy h= f(z) (H, d1,d2) 2. Phương trình đặc tính của chuyển đổi đầu đo khí nén Khi có một dòng khí chuyển động trong ống với áp suất P1 ta đặt 1 cản trở có diện tích là F1 thì sau cản trở có áp suất là P2. ở đây P1<P2 và V1<V2 trong đó: V1: vận tốc dòng khí trước khi cản trở 1 V2: vận tốc dòng khí sau khi cản trở Để có thể đo được thì sau cản trở 1 ta đặt cản trở 2 có diện tích là F2 Lúc này ta thấy: P2 không những phụ thuộc vào F1, P1 và cả F2 P2= f(F1,F2,P1) Gọi P1=H+ Pa P2= h+pa Trong đó: H: áp nguồn h: áp đo Pa: áp trời Vậy P2 =f(H,F1,F2) Đến đây ta thấy về nguyên tắc có thể tạo được hai loại chuyển đổi khí nén. * Chuyển đổi loại I: Giữ nguyên H và d1 ta có Mà Như vậy ta có chuyển đổi đo lỗ nhỏ * Chuyển đổi loại II: Nếu giữ nguyên H, d1 và d2 thì Ta có chuyển đổi đo kích thước thẳng. *Lập phương trình đặc tính của chuyển đổi: Gọi d1: đường kính đầu phun vào d2: đường kính đầu phun đo mà h =f(H,F1,F2) Dùng phương pháp khí điện tương đương ta coi dòng qua F (cản trở 1) là R1 và qua F2 (cản trở 2) là R2 ta có: (II-1) Từ phương trình đoạn nhiệt ta có: (II-2) ở đây: a: hệ số phụ thuộc vào áp suất trước và sau cản trở nếu coi dòng khí chảy trước giới hạn và trong điều kiện đoạn nhiệt thì: a=1 Suy ra và Công thức (II-2) được viết thành: (II-3) - Đối với chuyển đổi đo lỗ nhỏ: , thì (II-4) - Đối với chuyển đổi loại 2: , ở đây z là khe hở giữa đầu phun đo với chi tiết ta có: nếu đặt thì (II-5) đặt ta có phương trình tổng quát cho cả 2 loại chuyển đổi: (II-6) trong đó đối với chuyển đổi loại I a2z2= X2 đối với chuyển đổi loại II - Từ phương trình tổng quát (II-7) ta vẽ được đường đặc tính của chuyển đổi khí nén Nhìn dạng đường cong đặc tính ta thấy ngay nó có điểm uốn tại K và đoạn xung quanh K được coi là đoạn tuyến tính. Người ta chọn K làm điểm tham khảo để xác định đoạn làm việc của hệ. Mục đích chọn đoạn làm việc xung quanh K để cho sai số phi tuyến tính là nhỏ nhất. Hình 2.1 Đường đặc tính của chuyển đổi khí nén. Muốn tìm điểm uốn ta đạo hàm bậc 2 phương trình tổng quát (II-5)và cho bằng D Ta có: Tại điểm uốn K có Nên có: Thay vào phương trình (II-5) ta có: Vậy Tỉ số truyền của dụng cụ là Tại điểm uốn tỉ số truyền sẽ là: Thay thì: * Miền làm việc của chuyển đổi. Tại điểm uốn của đường đặc tính ta có đường thẳng tiếp tuyến, có phương trình: - Với chuyển đổi loại I: (II-7) -Với chuyển đổi loại II: (II-8) Nhận xét thấy khi càng đi xa về 2 phía của điểm uốn thì đường cong càng tách xa đường thẳng tiếp tuyến Cho rằng tồn tại một khoảng 2(X- X*) đối xứng qua X* thì sai số phi tuyến phạm phải sẽ là ở đây d% xác định tuỳ theo yêu cầu độ chính xác khi kiểm tra. Nếu cho dÊ1% thì ta tính được: X1=0,4 X*=0,6 X2=0,8 Vì vậy ta thấy nếu X1 Ê X Ê X2 thì coi như đặc tuyến là thẳng và ta phạm phải sai số phi tuyến Ê 1% Do lẽ đó ta có phạm vi đo (miền làm việc) của chuyển đổi: Đo lỗ nhỏ: Chuyển đổi đo kích thước thẳng: Xmin=az1=0,4ị Zmin=Z1= Xmax=az2=0,8ị Zmax=Z2= 3. Thiết bị đo khí nén dùng áp kế nước. -Các bộ phận chủ yếu của thiết bị đo bao gồm:Bộ nguồn , bộ lọc , bộ ổn áp , bộ chỉ thị đọc số , bộ đầu đo. Máy nén khí. Van điều tiết. ổn áp màng . Bộ lọc. Đồng hồ đo áp . ổn áp nước . Nhánh chỉ thị . Đầu phun d1. Buồng đo. Đầu._.