Chương 1: Tổng quan về lý thuyết bôi trơn. Chương 2: Khả năng tai của ổ thủy tĩnh và các thông số ảnh hưởng. Chương 3: Nghiên cứu mô phỏng độ cứng vững trục chính máy mài. Phương pháp nghiên cứu: Lý thuyết + Mô phỏng Lý thuyết: Kế thừa lý thuyết về bôi trơn ướt, áp dụng các giá trị nghiên cứu khoa học vào cải tiến, nâng cao hiệu quả sử dụng của máy móc thiết bị.
Mô phỏng: Các thông số liên quan như khe hở ổ thủy tĩnh, áp suất dầu bôi trơn, độ nhót, tỷ số giữa buồng dầu và áp suất bơm trên máy mài tròn ngoài. Giải quyết vẫn đề kỹ thuật và chất lượng chỉ tiết gia công theo yêu cầu thực tiễn hiện nay, cũng như giải quyết van đề kinh tế đầu tư và thiết bị. TONG QUAN VE LY THUYET BOI TRON 1.1 Tỗng quan về bôi trơn 1.1 Bôi trơn và ứng dụng trong nền công nghiệp hiện đại 1.1 Lịch sử phát triển [4]. Hiện tượng ma sát được con người biết đến và sử dụng từ lâu đời.
Sáng chế đầu tiên vào khoảng 4000 năm trước công nguyên là các các cơ cầu ròng rọc, thanh lan, 6 trục và xe đây đã được phát minh để nâng hạ, chuyên chở các vật nặng, các vật có kích thước cồng kểnh, giúp tiết kiệm được sức người. Về mặt lý thuyết, phát minh đầu tiên thuéc vé Leonard de Vinci (1452-1519) đã nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm các hiệu ứng ma sát đã đưa ra khái niệm về lực ma sát, hệ số ma sát. Những sơ đồ nguyên lý nhằm giảm hệ số ma sát của ông vẫn mang tính thực tế cho đến ngày nay. Cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất (1500-1750) ghi nhận sự phát triển quan trọng của ngành ma sát học trong cơ khí, đáp ứng yêu cầu chế tạo trang thiết bị ngày càng phức tạp.
Công nghệ phát triển với tốc độ ngày càng cao đã đây nhanh tốc độ nghiên cứu và ứng dụng về ma sát và bôi trơn. Vấn đề được đặt ra đầy đủ hơn trong công trình của Charles Augustin Coulomb (1736-1806) ma sát học đã kê đến tính chất vật liệu và hiệu ứng bôi trơn, mối quan hệ tải trọng và đặc tính tĩnh và động các cặp ma sát. Từ đó ma sát học ngày cảng được nghiên cứu rộng và sâu hơn, trong lĩnh vực bôi trơn và cơ học ở giai đoạn này, nổi bật là các công trình về việc mô hình hóa các đòng chảy chất lỏng đơn giản của Stokes, hình thành phương trình tổng quát chuyển động chất lỏng của L. Navier (1785-1836), luật chảy của J.
Và đặc biệt là phương trình tổng quát nỗi tiếng trong bôi trơn thủy động được công bố năm 1886 bới Osborne Reynolds (1842-1912). _ pul _ul Hy Re (1.1) - p là mật độ vật chất của môi trường đang xét (đơn vị kg/m?); - u là vận tốc đặc trưng của đòng chảy (m/$); - I là quy mô tuyến tính (độ dài) đặc trưng của dòng chảy (m); - H là độ nhớt động lực học của môi trường; - v là độ nhớt động học của môi trường; Phuong trinh Reynolds danh dau bước phát triển nhảy vọt và nó là nền móng trong mọi nghiên cứu về bôi trơn cho đến hiện nay. Xuất phát từ phương trình Navier - Stokes và với các giả thiết về dòng chảy của màng dầu bôi trơn, nó có dạng như sau [4]: > (n° 2) + 5 (ne 2) = 6u| (Uo + U,) e+ 20] (1.2) Lý thuyết của Reynolds đã được str dung rong dai bat dau tir thé ky XX trong việc nghiên cứu các cơ hệ bôi trơn, các hệ thống thủy động; bôi trơn thủy động đàn hồi, bôi trơn với các chế độ dòng chảy khác nhau. Hơn nữa còn thúc đây các lĩnh vực nghiên cứu liên quan đến kỹ thuật bôi trơn như hóa học, gia công cơ khí, phương pháp tính.
Nghiên cứu về ma sát học (Tribology) là khoa học liên ngành của ba lĩnh vực khoa học: Ma sát, bôi trơn và mòn. Thực chất nó là nội dung nghiên cứu về các bộ phận tiếp xúc có chuyển động trong các máy móc và thiết bị công nghiệp. Công nghệ bôi trơn là ngành đầu tiên được nghiên cứu rất nhiều trong khoa học về ma sát học. Trước hết là các công trình xoay quanh phương pháp giải phương trình Reynolds.Michell (1870-1959) đã chỉ ra được sự giảm áp suất ở phần biên của màng dầu bôi trơn giữa hai tắm phẳng kích thước hữu hạn.
Vào năm 1904 người ta có phương pháp giải bằng giải tích cho 6 dài với điều kiện biên mang tên gọi tác giả của J. Tuy nhiên do chưa tính đến sự gián đoạn của màng dầu nên áp suất ở vùng ra của màng dầu không thực tế (áp suất âm).Gumbel (1874-1923) đã đề nghị bỏ qua miền áp suất âm khi tinh 6. Sau dé nim 1923 H. Swift (1894-1960) đã xác định Nghiên cứu về ma sát học (Tribology) là khoa học liên ngành của ba lĩnh vực khoa học: Ma sát, bôi trơn và mòn.
Thực chất nó là nội dung nghiên cứu về các bộ phận tiếp xúc có chuyển động trong các máy móc và thiết bị công nghiệp [3]. Bằng phương pháp tương tự, năm 1931 A. Kingsbury (1863-1943) đã trình bày phương pháp giải gần đúng phương trình Reynolds. Đối với ổ có chiều dài nhỏ hơn với đường kính, bỏ qua gradien áp suất theo chu vi năm 1953 là giải pháp của F.
Cuối cùng cách giải tổng quát và trọn vẹn phương trình Reynolds 6 dang vi phan đạo hàm riêng là sử dụng phương pháp số. Các phương pháp đầu tiên đã được đưa ra bởi Cameron và Wood năm 1949 rồi đến Pincus, Raimondi và Boyd năm 1958. Hiện nay nhờ vào sự phát triển vượt bậc của các công cụ tính toán nên các lời giải cho các kết cấu bôi trơn đã được đưa ra nhanh chóng và đáng tin cậy. Việc sử dụng chất bôi trơn có độ nhớt thấp hay tăng tốc 4 độ trượt trong bôi trơn thuỷ động làm sinh ra hiệu ứng thay đổi chế độ chảy của màng dầu.
Các phân tích đầu tiên về bôi trơn với dòng chảy xoắn và rối là các nghiên cứu của G. Công thức tính đến lực quán tính của mang dầu được trình bày bởi Slezkin và Targ năm 1946 và của D. Trong bôi trơn lưu biến động tính chất chảy của loại vật liệu này đã được đặc trưng bởi định luật của Bingham từ đầu thế kỷ, những ứng dụng trong bôi trơn đã được ghi nhận trong các công trình của R. Có rất nhiều công trình nghiên cứu về hiệu ứng trên chế độ chảy của màng dầu trong bôi trơn.
Nhưng do phương trình mô tả dạng phi tuyến, nên việc nghiên cứu cơ hệ bôi trơn ở đây vẫn luôn là vấn đề thời sự. Các hiệu ứng khác trong bôi trơn ngày càng được triển khai nghiên cứu cụ thé. Mặc dù hiệu ứng nhiệt được Kingsburry đề cập từ năm 1933, nhưng đến năm 1962 phương trình tổng quát nhiệt thuỷ động mới được viết ra lần đầu tiên bởi D. Tuy nhiên để tính nhiệt cho tất cả các trường hợp cho đến nay vẫn còn là bài toán cần phải tiếp tục giải quyết.
Một dạng bôi trơn với các tính năng đặc biệt là bôi trơn thuỷ tĩnh và khí tĩnh, các bề mặt ma sát hoàn toàn bị tách rời bởi màng dầu có áp suất cao, ngay cả ở trạng thái tĩnh. Nó nâng cao độ chính xác và tin cậy của thiết bị.Rayleigh đã đưa ra các tính toán đầu tiên về khả năng tải và mômen ma sát của một ô trục bôi trơn thuỷ tĩnh. Tuy dạng bôi trơn này yêu cầu một hệ thống thuỷ lực phức tạp kèm theo, nhưng do ưu điểm của nó, chúng ngày càng được ứng dụng rộng rãi đặc biệt là trong các é truc chịu tải lớn và đòi hỏi độ chính xác cao. Trong trường hợp màng dầu bôi trơn có áp suất đủ lớn gây ra biến dạng các bề mặt ma sát, tạo thành dạng bôi trơn thuỷ động đàn hồi.
Ví dụ trong bôi trơn 6 lăn, ô chịu tải lớn hay cặp bánh răng. Cơ sở nghiên cứu trong trường hợp này là lý thuyết của H.Hert (1857-1864) với các tiếp xúc không có chất bôi trơn và mô hình hoá dòng chảy trong tiếp xúc hẹp của Martin năm 1916. Nó được bổ sung bang tính toán của Gatcombe và Grubin năm 1946, nhờ vào các phương tiện tính toán số, song đây là dạng bôi trơn phức tạp nên hiện nay còn tồn tại sự sai khác giữa lý thuyết và thực tế. Vì vậy cơ sở của dạng bôi trơn thuỷ động đàn hồi vẫn là mục đích của nhiều nghiên cứu.
Tổng quát hóa các nội dung nghiên cứu về bôi trơn năm 1970 là các kết quả nghiên cứu của M.Godel và cộng sự tại INSA Lyon (Pháp) với mô hình ba vật thé (trois cops) đặc trưng cho hai bề mặt ma sát. Việc xác định các đặc tính tĩnh của 5 lớp vật liệu đó cho phép xác định đầy đủ hơn các thông số của toàn bộ vùng tiếp xúc [16].2 Vai trò và ứng dụng của bôi trơn trong nền công nghiệp hiện đại. Sự ra đời của các loại máy móc hiện đại, thông minh, linh hoạt, làm việc thích nghỉ với các vùng tải trọng, tốc độ khác nhau và biến thiên trong các môi trường làm việc khắc nghiệt là những kết quả nỗi bật ứng dụng thành tựu của thời đại 4. Tuổi thọ và độ tin cậy của các thiết bị công nghiệp 4.0 nói chung phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố khách quan như: Vật liệu, độ chính xác chế tạo các chỉ tiết cơ khí, hệ điều khiển cũng như các phần mềm tích hợp.
Trong đó, các thiết bị công nghiệp và dân dụng có cụm chỉ tiết cơ khí chuyên động thì vẫn đề ma sát, bôi trơn và điều khiển nó, có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Việc nghiên cứu giảm thiêu ma sát trong các bộ truyền động cơ khí góp phần sử dụng có hiệu quả các nguồn nhiên liệu hoá thạch, giảm ô nhiễm và đảm bảo sự phát triển xanh và bền vững. Việc nghiên cứu đảm bảo bôi trơn ướt cho các cặp ma sát trong các điều kiện làm việc khác nhau là ưu tiên đầu tiên được triển khai trong các giai đoạn phát triển của ngành ma sát học. Nó góp phan tạo ra các cơ cấu, các cụm chỉ tiết trong thiết bị công nghiệp có tuổi thọ và độ tin cậy cao và tiết kiệm năng lượng, hướng tới mục tiêu sử dụng năng lượng hiệu quả, giảm thiểu ô nhiễm.