Luận án tiến sĩ kỹ thuật cơ khí: Ảnh hưởng của thông số ổ khí tĩnh đến độ cứng vững khi gia công lỗ nhỏ

• Tác giả: Trương Minh Đức
• Người hướng dẫn: PGS. Vũ Toàn Thắng
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số ổ khí tĩnh đến độ cứng vững của ổ trong gia công lỗ nhỏ
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ kỹ thuật cơ khí
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ổ KHÍ DỤNG TRONG GIA CÔNG LỖ NHỎ
• 1.1. PHÂN TÍCH ƢU, NHƢỢC ĐIỂM CỦA Ổ KHÍ TĨNH
• 1.2. ỨNG DỤNG Ổ KHÍ TRONG GIA CÔNG LỖ NHỎ
• 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ Ổ KHÍ QUAY ỨNG DỤNG TRONG GIA CÔNG LỖ NHỎ
• 1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ Ổ KHÍ QUAY ỨNG DỤNG TRONG GIA CÔNG LỖ NHỎ
• 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU VỀ Ổ KHÍ
• 2.2. PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA Ổ KHÍ QUAY
• 2.2.1. Phân tích định vị
• 2.2.2. Phân tích lực tác động lên ổ khí
• 2.2.3. Phân tích các phương án phân vùng đệm khí riêng biệt trên bề mặt trục
• 2.2.4. Phân tích quán tính ly tâm do độ lệch tâm gây ra
• 2.3. MỘT SỐ PHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN CƠ BẢN CỦA BÔI TRƠN BẰNG KHÍ
• 2.3.1. Phương trình bôi trơn khí trong trường hợp tổng quát
• 2.3.2. Phương trình bôi trơn khí trong trường hợp ổ khí quay
• 2.3.3. Phương trình bôi trơn cho chi tiết bạc
• 2.3.4. Phương trình đệm khí dưới
• 2.4. TÍNH TOÁN ÁP SUẤT, LỰC NÂNG CỦA ĐỆM KHÍ THEO PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN KHÍ TƯƠNG ĐƯƠNG
• 2.4.1. Các yêu cầu khi tính toán đệm khí
• 2.4.2. Cơ sở phương pháp tính toán đệm khí
• 2.4.3. Xây dựng công thức tính toán cho mô hình đệm khí dưới
• 2.4.4. Tính áp suất, lực nâng của bạc đệm khí mặt trụ theo mô hình điện khí tương đương
• 2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA Ổ KHÍ QUAY. KHẢO SÁT MÔ HÌNH Ổ KHÍ
• 3.1. Mô hình thiết kế
• 3.2. Mô phỏng hóa các mô hình đã phân tích
• 3.3. Khảo sát ảnh hưởng của khe hở đến lực đẩy của đệm khí mặt đầu
• 3.4. Khảo sát ảnh hưởng tốc độ quay đến áp suất trung bình trên bề mặt bạc
• 3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT Ổ KHÍ TĨNH ỨNG DỤNG TRONG GIA CÔNG LỖ NHỎ
• 4.1. ĐÁNH GIÁ CÁC THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC, SAI SỐ HÌNH DÁNG HÌNH HỌC VÀ SAI SỐ VỊ TRÍ BỀ MẶT CỦA Ổ KHÍ
• 4.2. THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIẾP XÚC CƠ KHÍ CỦA Ổ KHÍ
• 4.3. THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TẢI VÀ ĐỘ CỨNG VỮNG CỦA Ổ KHÍ
• 4.4. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤC THEO PHƯƠNG NGANG
• 4.5. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ÁP SUẤT TẠI MỘT SỐ VỊ TRÍ CỦA Ổ KHÍ
• 4.6. ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH TÂM QUAY Ổ KHÍ THÔNG QUA GIA CÔNG KHOAN LỖ
• 4.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
• HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

Tóm tắt

I. Tổng quan về ổ khí tĩnh và ứng dụng trong gia công lỗ nhỏ

Ổ khí tĩnh là một giải pháp hiệu quả trong các hệ thống truyền động chính xác, đặc biệt trong lĩnh vực gia công cơ khí. Ổ khí tĩnh hoạt động dựa trên nguyên lý tạo lớp khí nén giữa trục và bạc, giúp giảm thiểu ma sát và tăng độ chính xác. Độ cứng vững của ổ khí là yếu tố quan trọng, phụ thuộc vào kết cấu hình học, cách dẫn khí và áp suất khí. Trong gia công lỗ nhỏ, ổ khí tĩnh được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng đạt tốc độ quay cao và độ chính xác tuyệt đối. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của thông số ổ khí tĩnh đến độ cứng vững và độ chính xác gia công.

1.1. Ưu điểm và nhược điểm của ổ khí tĩnh

Ổ khí tĩnh có nhiều ưu điểm như giảm thiểu ma sát, không tiếp xúc cơ khí, và độ chính xác cao. Tuy nhiên, nhược điểm chính là độ ổn định thấp hơn so với ổ bôi trơn bằng chất lỏng và khả năng chịu tải hạn chế. Nghiên cứu này nhấn mạnh việc tối ưu hóa kết cấu và thông số kỹ thuật để khắc phục các nhược điểm này.

1.2. Ứng dụng của ổ khí tĩnh trong gia công lỗ nhỏ

Trong gia công lỗ nhỏ, ổ khí tĩnh được sử dụng để đạt tốc độ quay cao, lên đến hàng chục nghìn vòng/phút. Điều này đặc biệt quan trọng khi gia công các chi tiết nhỏ với yêu cầu độ chính xác cao. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của thông số ổ khí tĩnh đến độ cứng vững và độ ổn định tâm quay trong quá trình gia công.

II. Phân tích thông số ổ khí tĩnh và ảnh hưởng đến độ cứng vững

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các thông số ổ khí tĩnh như khe hở, áp suất khí, và kết cấu hình học. Các thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến độ cứng vững và độ chính xác gia công. Kết quả cho thấy, việc tối ưu hóa các thông số này có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của ổ khí tĩnh trong gia công lỗ nhỏ.

2.1. Ảnh hưởng của khe hở đến độ cứng vững

Khe hở giữa trục và bạc là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ cứng vững của ổ khí tĩnh. Khe hở quá lớn hoặc quá nhỏ đều có thể làm giảm hiệu suất của ổ. Nghiên cứu này sử dụng mô phỏng và thực nghiệm để xác định khe hở tối ưu, đảm bảo độ ổn định tâm quay và độ chính xác gia công.

2.2. Ảnh hưởng của áp suất khí đến độ cứng vững

Áp suất khí là yếu tố quyết định đến độ cứng vững của ổ khí tĩnh. Áp suất quá thấp có thể làm giảm khả năng chịu tải, trong khi áp suất quá cao có thể gây ra hiện tượng mất ổn định. Nghiên cứu này đưa ra các phương pháp tính toán và tối ưu hóa áp suất khí để đạt được hiệu suất cao nhất.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này đã đạt được những kết quả quan trọng trong việc thiết kế và chế tạo ổ khí tĩnh phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam. Độ cứng vững và độ ổn định tâm quay của ổ khí tĩnh đã được cải thiện đáng kể, đáp ứng yêu cầu của gia công lỗ nhỏ với tốc độ quay cao.

3.1. Kết quả thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm cho thấy, ổ khí tĩnh với kết cấu dạng rãnh hình chữ nhật và lỗ cấp khí trung tâm đã đạt được độ cứng vững 5N/μm và độ cứng dọc trục 4N/μm. Ổ hoạt động ổn định trong dải tốc độ từ 10.000 đến 20.000 vòng/phút, không có tiếp xúc cơ khí.

3.2. Ứng dụng trong gia công lỗ nhỏ

Nghiên cứu này đã chứng minh khả năng ứng dụng của ổ khí tĩnh trong gia công lỗ nhỏ với độ chính xác cao. Các kết quả thực nghiệm và mô phỏng đã mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc tối ưu hóa thông số ổ khí tĩnh để nâng cao hiệu suất gia công.