Thiết kế, chế tạo thiết bị đo mô men xoắn trên trục quay

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

PHẠM HỒNG NAM

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO MÔ MEN XOẮN

TRÊN TRỤC QUAY

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Thái Nguyên, tháng 12 năm 2014

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

--------------------000-------------------

PHẠM HỒNG NAM

THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO MÔ MEN XOẮN

TRÊN TRỤC QUAY

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

Mã số: 60520103

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Thái Nguyên, tháng 12 năm 2014

PGS.TS Ngô Nhƣ Khoa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là : Phạm Hồng Nam

Sinh ngày : 01 tháng 3 năm 1981

Nơi sinh : Thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên

Học viên lớp cao học khóa K14-chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy￾Trƣờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên

Hiên đang công tác tại Sở Công Thƣơng Thái Nguyên.

Tôi xin cam đoan những kết quả có đƣợc trong luận văn là do bản thân

tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của thầy giáo PGS.TS Ngô Nhƣ Khoa. Ngoài

phần tài liệu tham khảo đã đƣợc liệt kê, các kết quả và số liệu thực nghiệm là

do tôi thực hiện và chƣa đƣợc công bố trong bất cứ công trình nào khác.

Tôi xin cam đoan rằng mọi thông tin trí dẫn trong luận văn đều chỉ rõ

nguồn gốc.

Thái Nguyên, tháng 12 năm 2014

Ngƣời thực hiện

Phạm Hồng Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

MỤC LỤC

BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.................................................................................. 5

PHẦN MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 7

1. Tính cấp thiết của đề tài.................................................................................................... 7

2. Mục đích nghiên cứu đề tài .............................................................................................. 7

3. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài....................................................................................... 7

4. Ý nghĩa khoa học của đề tài ............................................................................................. 7

5. Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................................. 8

CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐO MÔ MEN XOẮN.................................... 9

TRÊN TRỤC QUAY ........................................................................................................... 9

1. Giới thiệu về thiết bị đo mô men xoắn trên trục quay...................................................... 9

2. Nguyên lý cơ bản đo mô men xoắn trên trục quay......................................................... 12

3. Lựa chọn phƣơng án thiết kế .......................................................................................... 14

CHƢƠNG 2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC QUAY ........................................ 17

I. Phân tích yêu cầu bài toán:.............................................................................................. 17

1. Mục đích của đề tài......................................................................................................... 17

2 Lựa chọn kiểu trục quay ................................................................................................. 17

3. Phân tích bài toán ........................................................................................................... 18

II. CảM BIếN BIếN DạNG (STRAIN GAUGE) ............................................................... 19

1. Cấu tạo strain gauge ....................................................................................................... 19

2) Phân loại strain gauge .................................................................................................... 20

3) Thông số cơ bản và các đặc trƣng của strain gauge....................................................... 21

CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO MÔ MEN XOẮN ......................... 23

I. Thiết kế trục chịu xoắn (trục quay)................................................................................. 23

1. Chức năng:...................................................................................................................... 23

2. Tính toán thiết kế trục..................................................................................................... 23

3) Bản vẽ thiết kế trục quay................................................................................................ 26

II. Nghiên cứu lựa chọn strain gauge ................................................................................. 26

III. Ứng dụng mạch cầu Wheatstone trong việc biến đổi R của strain gauge thành

điện áp................................................................................................................................. 28

IV. Lựa chọn bộ khuyếch đại, bộ xử lý, nguồn và màn hình hiển thị................................ 33

1. Lựa chọn bộ khuyếch đại................................................................................................ 33

2. Lựa chọn hệ thống xử lý dữ liệu..................................................................................... 35

3. Màn hình hiển thị............................................................................................................ 36

4. Nguồn cấp điện áp .......................................................................................................... 38

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

V. Tiến hành dán strain gauge............................................................................................ 40

1. Chuẩn bị vật tƣ, dụng cụ................................................................................................. 40

2. Các bƣớc tiến hành dán strain gauge.............................................................................. 41

CHƢƠNG 4. XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ BẰNG THỰC

NGHIỆM ............................................................................................................................ 46

I. Thiết kế sơ đồ thí nghiệm................................................................................................ 46

1. Mục đích:........................................................................................................................ 46

2. Mô hình thí nghiệm ........................................................................................................ 46

3. Thiết bị thí nghiệm ......................................................................................................... 46

II. Kết quả thí nghiệm......................................................................................................... 47

1. Thí nghiệm khảo sát giá trị điện áp hiển thị khi đặt tải trọng đã biết............................. 47

2. Thí nghiệm đo mô men xoắn trên trục quay. ................................................................ 48

3. Đánh giá kết quả và nhận xét.......................................................................................... 49

4. Kết luận và hƣớng nghiên cứu tiếp theo ......................................................................... 49

5. Một số hình ảnh của thiết bị ........................................................................................... 50

6. Chƣơng trình cài đặt cho bộ xử lý ardunio..................................................................... 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 57