Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng của thông số bôi trơn thủy tĩnh đến độ cứng vững cụm trục chính máy ...

• Tác giả: Nguyễn Mạnh Toàn
• Người hướng dẫn: PGS. 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 Một Số Thông Số Bôi Trơn Thủy Tĩnh Đến Độ Cứng Vững Của Cụm Trục Chính Thủy Tĩnh Máy Mài Tròn Ngoài 3K12
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• I. MỞ ĐẦU
• 1. TỔNG QUAN VỀ CỤM TRỤC CHÍNH MÁY CÔNG CỤ
• 1.1. Cụm trục chính máy công cụ
• 1.2. Cụm trục chính sử dụng ổ lăn
• 1.3. Cụm trục chính sử dụng ổ đỡ bôi trơn thủy động
• 1.4. Cụm trục chính sử dụng ổ bôi trơn thủy tĩnh
• 1.5. Tình hình nghiên cứu về ổ trục chính bôi trơn thủy tĩnh
• 1.5.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.6. Kết luận chương 1
• 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT BÔI TRƠN THỦY TĨNH TRỤC CHÍNH MÁY CÔNG CỤ
• 2.1. Dầu mỡ bôi trơn
• 2.1.1. Các loại dầu mỡ bôi trơn cơ bản
• 2.1.2. Độ nhớt động lực và độ nhớt động học của chất bôi trơn
• 2.1.3. Quan hệ giữa độ nhớt với nhiệt độ và áp suất dầu
• 2.2. Một số phương trình cơ bản của bôi trơn thủy tĩnh
• 2.2.1. Phương trình dòng chảy liên tục Navier-Stokes
• 2.2.2. Phương trình Reynolds
• 2.3. Cơ cấu điều khiển chiều dày màng dầu ổ thủy tĩnh
• 2.3.1. Khái niệm về cơ cấu điều khiển chiều dày màng dầu
• 2.3.2. Điều khiển chiều dày màng dầu bằng ống mao dẫn
• 2.3.3. Điều khiển chiều dày màng dầu bằng van tiết lưu
• 2.3.4. Điều khiển chiều dày màng dầu bằng cơ cấu miệng phun
• 2.4. Các thông số đặc trưng của ổ đỡ thủy tĩnh
• 2.4.1. Số buồng dầu và kích thước buồng dầu
• 2.4.2. Đường kính và khe hở của ổ thủy tĩnh
• 2.4.3. Áp suất buồng dầu
• 2.4.4. Lưu lượng dầu của ổ thủy tĩnh
• 2.4.5. Khả năng tải của ổ thủy tĩnh
• 2.4.6. Độ cứng vững của ổ thủy tĩnh
• 2.4.7. Công suất tiêu hao trong ổ thủy tĩnh
• 2.4.8. Giới hạn dưới của áp suất bơm theo độ cứng vững màng dầu
• 2.4.9. Độ nhớt của dầu
• 2.4.10. Độ nhám bề mặt ngõng trục và bạc của ổ
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM
• 3.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu và thiết bị thực nghiệm
• 3.2.1. Phương pháp nghiên cứu
• 3.2.2. Thiết bị thực nghiệm
• 3.2.3. Yêu cầu của cụm ổ trục chính thủy tĩnh máy mài 3K12
• 3.3. Nghiên cứu xác định các thông số của cụm trục chính thủy động phục vụ tính toán thiết kế cụm ổ thủy tĩnh
• 3.3.1. Các giải pháp và kết quả tính toán cụm ổ trục chính thủy tĩnh máy mài tròn ngoài 3K12 trên cơ sở độ cứng vững tương đương
• 3.3.2. Hệ thống cấp dầu cho cụm ổ trục chính thủy tĩnh
• 3.4. Xây dựng thiết bị thực nghiệm khảo sát độ cứng vững cụm ổ trục chính bôi trơn thủy tĩnh máy mài tròn ngoài 3K12
• 3.4.1. Phương pháp thực nghiệm xác định độ cứng vững cụm ổ trục chính bôi trơn thủy tĩnh máy mài tròn ngoài 3K12
• 3.4.2. Xây dựng thiết bị thực nghiệm khảo sát độ cứng vững cụm ổ trục chính bôi trơn thủy tĩnh máy mài tròn ngoài 3K12
• 3.5. Kết luận chương 3
• 4. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CÁC THÔNG SỐ BÔI TRƠN ĐẾN ĐỘ CỨNG VỮNG CỤM TRỤC CHÍNH THỦY TĨNH
• 4.1. Quy hoạch và tổ chức thực nghiệm
• 4.1.1. Thiết kế thí nghiệm
• 4.1.2. Tổ chức thực nghiệm
• 4.2. Xây dựng hàm hồi quy thực nghiệm mối quan hệ giữa độ nhớt, áp suất dầu bôi trơn và tải trọng hướng kính tới độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ trục chính bôi trơn thủy tĩnh
• 4.3. Ảnh hưởng của áp suất và tải trọng đặt lên ổ tới độ cứng vững cụm ổ trục chính bôi trơn thủy tĩnh
• 4.3.1. Dầu có độ nhớt 1,67 mPa
• 4.3.2. Dầu có độ nhớt 5,19 mPa
• 4.3.3. Dầu có độ nhớt 8,72 mPa
• 4.4. Ảnh hưởng của áp suất và độ nhớt dầu bôi trơn tới độ cứng vững cụm ổ trục chính thủy tĩnh
• 4.5. Tải trọng đặt lên trục 500N
• 4.6. Tải trọng đặt lên trục 1000N
• 4.7. Tải trọng đặt lên trục 1500N
• 4.8. Ảnh hưởng của độ nhớt và tải trọng hướng kính tới độ cứng vững cụm ổ trục chính thủy tĩnh
• 4.8.1. Áp suất dầu bơm 3 MPa
• 4.8.2. Áp suất dầu bơm 4 MPa
• 4.8.3. Áp suất dầu bơm 5 MPa
• 4.9. Kết luận chương 4
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• PHỤ LỤC 1: THIẾT KẾ TRỤC VÀ BẠC Ổ THỦY TĨNH
• PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

Tóm tắt

I. Giới thiệu và mục tiêu nghiên cứu

Luận án tập trung vào nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số bôi trơn thủy tĩnh đến độ cứng vững của trục chính máy mài tròn 3K12. Mục tiêu chính là nâng cao độ cứng vững của cụm trục chính thông qua việc tối ưu hóa các thông số bôi trơn. Đối tượng nghiên cứu là cụm ổ trục chính bôi trơn thủy tĩnh của máy mài tròn ngoài 3K12, với các thông số hình học và bôi trơn được xác định rõ ràng.

1.1. Lý do chọn đề tài

Cụm ổ trục chính là bộ phận quan trọng trong máy công cụ, ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và chất lượng bề mặt chi tiết gia công. Bôi trơn thủy tĩnh được chọn để nghiên cứu do khả năng tăng độ cứng vững, ổn định tâm trục, và giảm dao động. Việc nghiên cứu này nhằm tạo cơ sở khoa học cho việc thiết kế và chế tạo cụm ổ trục chính thủy tĩnh trong máy mài tròn ngoài.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận án là xác định ảnh hưởng của các thông số bôi trơn như độ nhớt dầu, áp suất dầu, và tải trọng đến độ cứng vững của cụm trục chính. Kết quả nghiên cứu sẽ giúp tối ưu hóa các thông số bôi trơn để nâng cao hiệu suất và độ chính xác của máy mài.

II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết về bôi trơn thủy tĩnh, bao gồm các phương trình cơ bản như phương trình Reynolds và phương trình Navier-Stokes. Các thông số đặc trưng của ổ đỡ thủy tĩnh như số buồng dầu, kích thước buồng dầu, và áp suất buồng dầu được phân tích chi tiết. Phương pháp nghiên cứu bao gồm thực nghiệm và mô phỏng để xác định ảnh hưởng của các thông số bôi trơn đến độ cứng vững.

2.1. Cơ sở lý thuyết bôi trơn thủy tĩnh

Các phương trình cơ bản của bôi trơn thủy tĩnh được trình bày, bao gồm phương trình Reynolds và phương trình Navier-Stokes. Các thông số như độ nhớt dầu, chiều dày màng dầu, và áp suất dầu được phân tích để hiểu rõ cơ chế bôi trơn và ảnh hưởng đến độ cứng vững của trục chính.

2.2. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu bao gồm thực nghiệm và mô phỏng. Thiết bị thực nghiệm được thiết kế để đo độ cứng vững của cụm trục chính dưới các điều kiện bôi trơn khác nhau. Các thông số như độ nhớt dầu, áp suất dầu, và tải trọng được thay đổi để xác định ảnh hưởng của chúng đến độ cứng vững.

III. Kết quả nghiên cứu và phân tích

Kết quả nghiên cứu cho thấy độ nhớt dầu và áp suất dầu có ảnh hưởng đáng kể đến độ cứng vững của cụm trục chính. Cụ thể, khi tăng áp suất dầu, độ cứng vững tăng lên, nhưng chỉ đến một giới hạn nhất định. Độ nhớt dầu cũng ảnh hưởng đến độ cứng vững, với độ nhớt cao hơn giúp tăng độ ổn định của trục chính. Tuy nhiên, cần cân nhắc giữa độ nhớt và công suất tiêu hao để đạt hiệu quả tối ưu.

3.1. Ảnh hưởng của áp suất dầu

Kết quả thực nghiệm cho thấy áp suất dầu có ảnh hưởng lớn đến độ cứng vững. Khi áp suất tăng từ 3 MPa lên 5 MPa, độ cứng vững tăng đáng kể. Tuy nhiên, khi áp suất vượt quá 5 MPa, độ cứng vững không tăng thêm đáng kể, đồng thời công suất tiêu hao tăng lên.

3.2. Ảnh hưởng của độ nhớt dầu

Độ nhớt dầu cũng ảnh hưởng đến độ cứng vững. Dầu có độ nhớt cao hơn (8,72 mPa.s) giúp tăng độ ổn định của trục chính so với dầu có độ nhớt thấp hơn (1,67 mPa.s). Tuy nhiên, độ nhớt cao cũng dẫn đến tăng công suất tiêu hao, cần cân nhắc để đạt hiệu quả tối ưu.

IV. Kết luận và kiến nghị

Luận án đã xác định được ảnh hưởng của các thông số bôi trơn thủy tĩnh đến độ cứng vững của trục chính máy mài tròn 3K12. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc tối ưu hóa áp suất dầu và độ nhớt dầu có thể cải thiện đáng kể độ cứng vững của trục chính. Các kiến nghị bao gồm việc tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa các thông số bôi trơn và ứng dụng kết quả vào thực tế sản xuất.

4.1. Kết luận

Luận án đã chứng minh rằng áp suất dầu và độ nhớt dầu là hai thông số quan trọng ảnh hưởng đến độ cứng vững của cụm trục chính. Việc tối ưu hóa các thông số này có thể nâng cao hiệu suất và độ chính xác của máy mài tròn ngoài.

4.2. Kiến nghị

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa các thông số bôi trơn và ứng dụng kết quả vào thực tế sản xuất. Ngoài ra, cần nghiên cứu thêm về ảnh hưởng của các yếu tố khác như nhiệt độ và tốc độ quay đến độ cứng vững của trục chính.