Nghiên cứu ảnh hưởng độ nhớt, áp suất dầu đến độ cứng vững ổ thủy tĩnh máy mài

Luận văn phân tích ảnh hưởng của độ nhớt, áp suất dầu bôi trơn đến độ cứng vững cụm ổ thủy tĩnh máy mài. Tối ưu thông số qua tính toán và mô phỏng.

• Tác giả: Lý Hải Lý
• Người hướng dẫn: PTS. TS. Phạm Văn Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Độ Nhớt Và Áp Suất Dầu Bôi Trơn Đến Độ Cứng Vững Của Cụm Ổ Thủy Tĩnh Trục Chính Máy Mài Tròn Ngoài
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm và tầm quan trọng của độ cứng vững ổ thủy tĩnh

Độ cứng vững ổ thủy tĩnh là một chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng trong máy mài tròn ngoài, đặc biệt là đối với trục chính. Ổ thủy tĩnh sử dụng lớp dầu bôi trơn để tạo ra một lớp chêm dầu giữa các bề mặt tiếp xúc, giảm ma sát và mài mòn. Độ cứng vững cao đảm bảo rằng trục chính duy trì ổn định trong quá trình gia công, từ đó nâng cao độ chính xác gia công và chất lượng sản phẩm cuối cùng. Trong công nghiệp hiện đại, việc tối ưu hóa độ cứng vững ổ thủy tĩnh là một yếu tố thiết yếu để cải thiện hiệu suất máy công cụ. Các yếu tố như độ nhớt dầu và áp suất dầu bôi trơn có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động của ổ thủy tĩnh.

1.1. Định nghĩa ổ thủy tĩnh và nguyên lý hoạt động

Ổ thủy tĩnh là một loại ổ đỡ sử dụng áp suất dầu bôi trơn để tạo ra một lớp chêm dầu. Nguyên lý hoạt động dựa trên việc cấp áp lực dầu bôi trơn liên tục vào các khoảng hở giữa trục quay và ổ đỡ. Lớp dầu này tạo ra một áp lực tĩnh giữ trục chính ở vị trí, giảm tiếp xúc trực tiếp giữa các bề mặt kim loại.

1.2. Vai trò của ổ thủy tĩnh trong máy mài tròn ngoài

Trong máy mài tròn ngoài, trục chính được đỡ bởi ổ thủy tĩnh để đảm bảo quay tròn chính xác. Độ cứng vững ổ thủy tĩnh quyết định khả năng chống rung động, cải thiện độ chính xác gia công và kéo dài tuổi thọ của máy. Một ổ thủy tĩnh tốt giảm tiếng ồn và mài mòn.

II. Ảnh hưởng của độ nhớt dầu đến độ cứng vững ổ thủy tĩnh

Độ nhớt là một thuộc tính quan trọng của dầu bôi trơn ảnh hưởng trực tiếp đến độ cứng vững ổ thủy tĩnh. Độ nhớt quá thấp làm giảm khả năng tạo áp lực của dầu, dẫn đến suy giảm độ ổn định tâm trục và tăng ma sát. Ngược lại, độ nhớt quá cao làm tăng lực cản, gây gia tăng nhiệt độ dầu và tiêu hao năng lượng. Theo các nghiên cứu từ Đại học Bách Khoa Hà Nội, độ nhớt tối ưu giúp duy trì một lớp dầu bôi trơn đều đặn, tối ưu hóa độ cứng vững và độ chính xác gia công. Việc chọn độ nhớt phù hợp phụ thuộc vào tốc độ quay, tải trọng và điều kiện hoạt động của máy.

2.1. Tác động của độ nhớt thấp và độ nhớt cao

Độ nhớt thấp giảm khả năng chống tải, làm suy giảm độ cứng vững ổ thủy tĩnh và độ chính xác. Độ nhớt cao gây khó khăn trong cấp dầu, tăng nhiệt độ và giảm hiệu suất. Độ nhớt tối ưu đảm bảo cân bằng giữa bảo vệ bề mặt và hiệu suất hoạt động.

2.2. Công thức tính ảnh hưởng độ nhớt đến độ cứng vững

Theo các công thức tính toán kỹ thuật, độ nhớt dầu liên quan trực tiếp đến áp suất dầu và khả năng chống tải của ổ. Công thức mô phỏng cho thấy mối quan hệ phi tuyến tính giữa độ nhớt và độ cứng vững ổ thủy tĩnh, với một giá trị độ nhớt tối ưu tương ứng với độ cứng vững cực đại.

III. Tác động của áp suất dầu bôi trơn đến độ cứng vững ổ thủy tĩnh

Áp suất dầu bôi trơn là một yếu tố quyết định chính ảnh hưởng đến độ cứng vững ổ thủy tĩnh. Áp suất dầu cao tạo ra một lớp chêm dầu dày hơn, giảm tiếp xúc trực tiếp giữa các bề mặt kim loại, từ đó cải thiện ổn định tâm trục và độ chính xác gia công. Tuy nhiên, áp suất quá cao có thể dẫn đến rò rỉ dầu, tăng mức tiêu hao năng lượng và tạo ra nhiệt lượng thêm. Áp suất dầu thấp không đủ để duy trì lớp dầu bôi trơn ổn định, gây ra sự biến động tâm trục và giảm độ chính xác gia công. Kết quả mô phỏng từ Đại học Bách Khoa Hà Nội cho thấy có một áp suất dầu tối ưu để đạt độ cứng vững cực đại của ổ thủy tĩnh.

3.1. Mối quan hệ giữa áp suất dầu và ổn định tâm trục

Áp suất dầu cao giúp duy trì ổn định tâm trục ổ thủy tĩnh bằng cách tạo ra một lớp chêm dầu mạnh. Mối quan hệ này là phi tuyến tính, với một giá trị áp suất tối ưu. Áp suất dầu thấp dẫn đến dao động tâm trục, giảm độ chính xác gia công.

3.2. Đánh giá áp suất dầu tối ưu qua mô phỏng số

Các mô phỏng bằng phần mềm chỉ ra rằng áp suất dầu tối ưu phụ thuộc vào độ nhớt dầu, tốc độ quay, và tải trọng. Mô phỏng sử dụng các số liệu thực tế từ ổ thủy tĩnh trục chính máy mài tròn ngoài để xác định giá trị áp suất tối ưu nhất.

IV. Tối ưu hóa độ cứng vững ổ thủy tĩnh thông qua độ nhớt và áp suất dầu

Để đạt được độ cứng vững tối ưu của ổ thủy tĩnh, cần phải cân bằng giữa độ nhớt dầu bôi trơn và áp suất dầu. Từ các kết quả nghiên cứu tại Đại học Bách Khoa Hà Nội, việc lựa chọn một bộ thông số thủy tĩnh tối ưu là rất quan trọng để cải thiện độ chính xác gia công của máy mài tròn ngoài. Các nghiên cứu mô phỏng đã chứng minh rằng tồn tại một vùng tối ưu với các giá trị độ nhớt và áp suất dầu cụ thể, tạo ra độ cứng vững cực đại. Việc thay thế ổ thủy động bằng ổ thủy tĩnh với thông số tối ưu đã mang lại cải tiến đáng kể trong độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt của sản phẩm gia công. Ứng dụng thực tế cho thấy rằng việc tối ưu hóa này giúp kéo dài tuổi thọ máy, giảm tiêu hao năng lượng và nâng cao hiệu suất gia công.

4.1. Quy trình lựa chọn thông số tối ưu

Quy trình lựa chọn thông số tối ưu bao gồm: (1) xác định tốc độ quay và tải trọng của trục chính, (2) thực hiện các phép tính độ nhớt tối ưu dựa trên công thức kỹ thuật, (3) mô phỏng áp suất dầu sử dụng phần mềm, và (4) kiểm tra thực nghiệm trên máy mài thực tế để xác nhận hiệu quả.

4.2. Kiến nghị thực tiễn cho cải thiện độ cứng vững ổ thủy tĩnh

Các kiến nghị bao gồm: sử dụng dầu bôi trơn có độ nhớt tối ưu phù hợp với máy mài cụ thể, duy trì áp suất dầu ổn định trong vùng tối ưu, thực hiện kiểm tra định kỳ lớp dầu, và nâng cấp hệ thống cấp dầu để đảm bảo cung cấp dầu liên tục ở áp suất ổn định.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYET VE BO1 TRON 10 1.1 Tổng quan vẻ bôi trơn.2 Hồi trơn thủy động. TH HAT Hung rước 24 1.3 Đôi trơn thủy tnh .5 Kết luận chương1 - 34 CHUONG 2: CUM. © THUY TINH TRUC CHỈNH MÁY MÀI TRÒN NGOÀI VA CÁC THỒNG SỐ ẢNH HƯỚNG 2.1 Tổng quan về mái trên ngoải.7 Máy mài trồn ngOÀI. «che He meeererree 38 2.3 Các loại ổ đành cho cum trục chính máy mài - 40 2.4 0 thay tĩnh trục chỉnh máy mài tròn nggài và các Is ảnh hưởng 238 3.5 Kếi luận 61 CHUONG 3 NGHLEN cue MÔ PHÒNG ĐỘ CỨNG VỮNG TRỤC CHÍNH MAY MAT 3.1 Mục tiêu và dỗi tượng, ng huên cứu.2 Kết câu cụm ô thủy tĩnh máy mái tròn ngoài 3K12.3 Thông số cơ bản của ö thủy tĩnh máy mài Irên ngoài 3.4 Phương pháp mô phóng đô cứng vững cụm ở thủy tình true chinh may mai tròn ngoài phụ thuộc vào độ nhớt và áp suit.5 Mô phỏng độ cứng vững của mảng dẫu.

thấy tĩnh B h phu 8thuộc vào dộ nhớt va áp suất dâu bôi tron.6 Kết luận chương 3. " 84 KẾT LUẬN VẢ KIÊN NGHỊ. - - 85 TAL LIEU THAM KHAO. 86 DANH MỤC HÌNH ÁNH Hinh 1.1 Tranh mô tả một số công cụ của người Trung Hoa cỗ đại .2 Các chiến xa ngựa kéo, có cỗ trục bôi trơn bằng đầu thực vật, mỡ động vật, nim 1400 BC .3 Các dạng ma sát ướt, nửa ướt và giới hạn giữa hai ve Hình 1.4 Sơ đỗ phân loại vật hệu bôi trơn và kỹ thuật bôi trơn Tĩnh 1.5 So để nguyên lý chưng cất dâu thô .6 Cáo dạng chuối hydrocacbon của đầu khoáng |1 - - 17 linh1.7 Ô trục bôi trơn thủy động [6].- nọ 11110012111ceecee 2 Tình 1.8 Quá trình hình thành màng đầu bôi tron thuỷ tĩnh [1] - -ò 2 Hình1,9 Ô đỡ thủy tĩnh buông, dẫu đơn [7|.10 Kích thước tổng thể của ở thuỷ tĩnh theo li và áp suat [1].11 Ö trục bôi trơn thủy 1ĩnh [1] - - - 36 Tình 1.12 Chuyển động cửa tâm phẳng trên lớp chất lồng |1 36 1linh 1.13 Sự thay đổi của độ nhớt dầu bôi trơn khi tăng nhiệt độ[5].1 Cée so dé mai tròn ngoài có tâm [8].2 Cae so dé mai tròn ngoài không tâm [8|.3 Cau tao chung may mai trờn ngoài.4: Cụm trục chính may mai sit dung 6 lan [9|[.5: Độ cứng vững 4 ln [1] 43 Hình 2.

ỗ đỡ thủy động một nêm (a) và nhiêu nẻm (b) L]J. Ö đỡ thủy đóng tự điều chỉnh góc nêm đâu [1 0] AA Tình 28. Khả năng chịu tải và tốn hao do ma sat (rong ô đỡ thủy động [1Í. Áp lục thủy động khi trục chính ô van [1].

Biểu đồ áp suất 6 ur lua ba mudng [16] 51 Hinh 2.11 Sang ché 4 thay tỉnh trục chính [1 ! ] - - 51 Hinh 2. Béi trơn thủy tĩnh với màng dẫu áp lực cao|16|. Ap lực trong 6 d8 thity tinh[T] - 33 Hình 214 Hệ thống bôi trơnỗ thủy nh cho trục chính [1] - 34 MO DAU Với sự phát triển manh mẽ của ngành công nghiệp chế tạo máy ngây nay, nhiều loại máy công cụ hiện đại đã được ra đời với độ chính xáo, tin cậy và tuổi thọ ngây cảng cao. Một trong những yếu tổ có ý nghĩa vô cùng quan trọng, quyết.

đỉnh đến độ chính xác máy công cu đó là vấn dé ma sát vá bôi trơn. cửu giảm thiểu ma sát ong các bộ truyền động cơ khí, điển hình là đâm bao b trơn ướt cho các cặp ma sát góp phân tạo ra các cơ câu, các cụm chỉ tiết có độ chính xác và tin cây cao trong các thiết bị công nghiệp, giảm ô nhiễm môi trưởng và đâm bảo sự phát triểu xanh và bền vững Việc nghiên cửu và ứng dụng bôi trơn ướt mỏi chung và bồi trơn thủy tĩnh nỏi riêng vào các thiết bị đã đem lại hiệu quá to lớn. Một trong các dòng máy gia công tình đỏi hỏi độ chỉnh xác cao đỏ lá máy mài trên ngoài. Trục chính là chỉ tiết quan trọng, nhất của máy mải, được dùng để truyền chuy ẩn động cho dụng cụ cắt là đá mài, nằm trong hệ thống chịu tải và có ý nghĩa to lớn trong việc xác định độ cùng vững và chồng rung của máy, đặc biệt đổi với độ chính xác gia công ử dụng phương pháp bôi ươu thủy động cho cựm trục chính mmảy mái trờn ngoài đã đẫm bão duợc yêu cầu cơ bản về độ chính xác kích thước và hình họp cửa chỉ Hết gia công.

Tuy nhiên với đặc điểm của bôi trơn thủy động là quý đạo tâm trục thay đối phụ thuộc vào tốc độ và lãi trọng, điều này có ảnh hưởng nhất định đổi việc ôn định tâm trục và nâng cao độ chính xác của chủ HIẾP gia công. Vì vậy, ỗ trục thủy tĩnh với độ ổn định và tin cậy cao là một trong những giải pháp phù hợp what cho muc dich cải thiệu độ chính xác gia công của máy. Ô thủy tĩnh càng cửng vững, thì chất lượng gia công của máy cảng được nâng, cao. Trong rất nhiều yếu tố có ảnh hưởng đến độ cứng vững cụm ô thủy tĩnh, thì dé nhớt vả áp suất của dâu bối trơn là hai yêu tổ có ảnh hướng rõ rột nhất.

J2o dé em đã chọn dễ tài “ Nghiên cứu ánh hưởng của độ nhớt và áp suất dầu bôi trơn đến độ cứng vững cụm ổ thủy tĩnh trục chính máy mãi”. Mục đích nghiên cửu của để tải, Nghiên cứu dệ cửng vững của ơụm trục chỉnh máy mái vả xác định ảnh hưởng của độ nhớt và áp suất dầu bởi trơn đến độ cứng vững cụm ổ thủy tĩnh trục chính máy mái bằng tính toàn theo phương pháp truyền thông kết hợp mỏ phống bằng phân mềm. để chọnra bộ thông sẻ thủy tĩnh. tốt ưu làm cơ sở cho viée thay thé cum ổ thủy động trên trục chinh may mai tron 10 ngoài bằng cụm ô thủy tĩnh nhằm nâng cao chất lượng gia công má vẫn đám báo tính kinh tế.

Đối lượng nghién cia: Cum ö thủy tĩnh trục chính đồng máy uất trên ngoài Phạm vi nghiền cứu: Nghiên cứu lý thuyết về cum ỗ trượt thủy động và ô tượt. thủy tĩnh, ứng, dung lý thuyết vào tỉnh toàn, mô phỏng ảnh hưỡng của các thông sé dé nhớt và áp suất dâu bởi trơn đến độ cúng vững cụm trục chính trên máy mải trỏn ngoài. €}_ Tóm tát cô đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả Tac giả tập trưng nghiên cứu cơ sở lý thuyết bôi trem, bôi trơn thủy động, Đôi trơn thủy tĩnh từ đó phân tích dạng bôi trơn và loại ở phù hợp cho cụm ở trục chính máy mài tròn ngoái lả ö thủy tĩnh. Phân tích các yếu tổ ảnh hướng đến độ cứng vững gũa loại ở này, sử dụng phương pháp mô phông với sự trợ giúp của phan mém MATLAB tinh loán và mô phông độ cứng vững cụm ô thủy tính máy mài tròn ngoài thay đối phụ thuộc vào độ nhớt và áp suật đầu bôi trơn với bốn trường họp ñ (# = 0.6; j = 0,7) tương ứng với các khe hở giỏi hạn hạr, hụu.

Từ đó lựa chọn được hệ số 8 và bộ thông số thủy tĩnh phủ hợp nhật với điều kiện gia cổng thực tế. d) — Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lý thuyết, kế thửa các nghiên cửu trong nước vả nước ngoài trước dó đã thục hiện, tiền hành nghiên cửu mở rộng hơn, thực hiện mô phỏng số ảnh hưởng của độ nhớt và áp suất dầu bôi trơn Lới độ cứng vững cụm 6 thấy lĩnh trục chính mí mãi với bến trường hợp giá trị ͆ (# = 6,4; Ø = 0,3; # = 0,6; 8 = 0,7) bằng phần mềm Miatlab. e@ — Kếtluận Qua kết quã mô phỏng cho thấy rằng để phù hợp với điền kiện thực tế về thiết bị vả nguồn đâu khi gia công và chế tạo nên chon f = 0,5. Từ đó có thể lựa chọn giá trị áp suất Ps và dộ nhớt rị cho phù hợp với dường kinh trục sử đụng.

Khi đó có thể lựa chợn loại đâu và áp suất bơm đầu dem lại hiệu quả cao khi gia công,. HỌC VIÊN Ký và ghỉ rõ họ tên Ly Idi Ly ngoài bằng cụm ô thủy tĩnh nhằm nâng cao chất lượng gia công má vẫn đám báo tính kinh tế. Đối lượng nghién cia: Cum ö thủy tĩnh trục chính đồng máy uất trên ngoài Phạm vi nghiền cứu: Nghiên cứu lý thuyết về cum ỗ trượt thủy động và ô tượt. thủy tĩnh, ứng, dung lý thuyết vào tỉnh toàn, mô phỏng ảnh hưỡng của các thông sé dé nhớt và áp suất dâu bởi trơn đến độ cúng vững cụm trục chính trên máy mải trỏn ngoài.

€}_ Tóm tát cô đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả Tac giả tập trưng nghiên cứu cơ sở lý thuyết bôi trem, bôi trơn thủy động, Đôi trơn thủy tĩnh từ đó phân tích dạng bôi trơn và loại ở phù hợp cho cụm ở trục chính máy mài tròn ngoái lả ö thủy tĩnh. Phân tích các yếu tổ ảnh hướng đến độ cứng vững gũa loại ở này, sử dụng phương pháp mô phông với sự trợ giúp của phan mém MATLAB tinh loán và mô phông độ cứng vững cụm ô thủy tính máy mài tròn ngoài thay đối phụ thuộc vào độ nhớt và áp suật đầu bôi trơn với bốn trường họp ñ (# = 0.6; j = 0,7) tương ứng với các khe hở giỏi hạn hạr, hụu. Từ đó lựa chọn được hệ số 8 và bộ thông số thủy tĩnh phủ hợp nhật với điều kiện gia cổng thực tế. d) — Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lý thuyết, kế thửa các nghiên cửu trong nước vả nước ngoài trước dó đã thục hiện, tiền hành nghiên cửu mở rộng hơn, thực hiện mô phỏng số ảnh hưởng của độ nhớt và áp suất dầu bôi trơn Lới độ cứng vững cụm 6 thấy lĩnh trục chính mí mãi với bến trường hợp giá trị ͆ (# = 6,4; Ø = 0,3; # = 0,6; 8 = 0,7) bằng phần mềm Miatlab.

e@ — Kếtluận Qua kết quã mô phỏng cho thấy rằng để phù hợp với điền kiện thực tế về thiết bị vả nguồn đâu khi gia công và chế tạo nên chon f = 0,5. Từ đó có thể lựa chọn giá trị áp suất Ps và dộ nhớt rị cho phù hợp với dường kinh trục sử đụng. Khi đó có thể lựa chợn loại đâu và áp suất bơm đầu dem lại hiệu quả cao khi gia công,.