Nghiên cứu, thiết kế cụm trục chính cho máy khoan sử dụng ổ khí tĩnh

Nội dung chính của đồ án: - Tìm hiểu về các loại ổ khí tĩnh, nguyên lý hoạt động của ổ khí tĩnh; - Tìm hiểu, đánh giá các loại cụm trục chính sử dụng ổ khí tĩnh có trên thị trường; - Đề

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CỤM TRỤC CHÍNH CHO MÁY KHOAN SỬ DỤNG Ổ KHÍ TĨNH

GVHD: ThS.TRẦN VĂN TRỌN SVTH: NGUYỄN ANH TUẤN MSSV: 11144112

S K L 0 0 4 2 4 4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Giảng viên hướng dẫn: ThS.TRẦN VĂN TRỌN

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ANH TUẤN MSSV: 11144112

Lớp: 111441B

Khóa: 2011-2015

Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Bộ môn CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Nghiên cứu, thiết kế cụm trục chính cho máy khoan sử dụng ổ khí tĩnh

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Máy khoan đứng Tiến Đạt sẳn có;

- Cụm trục chính có thể hoạt động ở tốc độ 10.000 v/ph;

- Độ chính xác lỗ khoan không lớn hơn 0,1 mm (khi gia công đồng, nhôm)

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tìm hiểu về các loại ổ khí tĩnh, nguyên lý hoạt động của ổ khí tĩnh;

- Tìm hiểu, đánh giá các loại cụm trục chính sử dụng ổ khí tĩnh có trên thị trường;

- Đề xuất phương án thiết kế cụm trục chính máy khoan sử dụng ổ khí tĩnh;

- Tính toán, thiết kế cụm trục chính cho máy khoan sử dụng ổ khí tĩnh;

- Đề xuất phương án cải tạo máy khoan đứng Tiến Đạt để lắp đặt cụm trục chính đã thiết kế;

- Nếu điều kiện cho phép, thi công cụm trục chính đã thiết kế;

- Tập bản vẽ thiết kế các chi tiết, bản vẽ lắp;

- Tập thuyết minh

4 Ngày giao đồ án: 10/09/2015

5 Ngày nộp đồ án: 10/01/2016

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

ThS Trần Văn Trọn

- Địa chỉ sinh viên: Tp.Quy Nhơn, Tỉnh Bình Định

- Số điện thoại liên lạc: 0905059397

- Email: mrbin93qn@gmail.com

- Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN):

- Lời cam kết: “Chúng tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình

do chính chúng tôi nghiên cứu và thực hiện Chúng tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ một sự viphạm

nào, xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”

Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2015

Ký tên

Nguyễn Anh Tuấn

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp nhằm củng cố và bổ sung lại những kiến thức về chuyên nghành Công nghệ Kỹ thuật cơ khí và các môn học khác có liên quan mà chúng em đã được học trong khoảng thời gian ngồi trên giảng đường đại học Đồ án tốt nghiệp này đã giúp chúng em biết vận dụng, khai thác sâu hơn vào lý thuyết Qua đó giúp cho chúng em biết được khả năng xử lý tình huống trong thiết kế, đã củng cố vững hơn về kiến thức chuyên ngành và kỹ năng làm việc nhóm sao cho đạt hiệu quả cao, là một kỹ năng rất cần thiết cho một kỹ sư sau khi ra trường

Để hoàn thành đồ án này, chúng em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, hỗ trợ từ thầy cô, gia đình, người thân và bạn bè

Mặc dù chúng em đã cố gắng hết sức mình, nhưng trong khoảng một thời gian cho phép, cũng như hạn chế về mặc kiến thức của bản thân, nên đồ án không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót Chính vì vậy, nhóm thực hiện rất mong nhận được sự chú ý của quý thầy, cô cũng như của bạn bè để có thể củng cố kiến thức của mình trước khi ra trường

Trước tiên chúng em chân thành gửi đến toàn thể quý thầy cô trong bộ môn Công nghệ tự

động lời cảm ơn chân thành nhất Những năm tháng trên giảng đường Đại học Thầy, Cô đã

truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu, đó là hành trang vô giá mà chúng em luôn mang bên mình trên con đường lập nghiệp

Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến ThS.Trần Văn Trọn, người Thầy đã

hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành tốt Đồ án Chúng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè những người luôn ủng hộ, động viên, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong học tập cũng như trong cuộc sống

Ngoài ra chúng em xin cảm ơn tới tất cả những người bạn đã cùng chúng em gắn bó, giúp

đỡ trong suốt quá trình học tập

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, tháng 12 năm 2015

Nguyễn Anh Tuấn

- Tìm hiểu về các loại ổ khí tĩnh, nguyên lý hoạt động của ổ khí tĩnh;

- Tìm hiểu, đánh giá các loại cụm trục chính sử dụng ổ khí tĩnh có trên thị trường;

- Đề xuất phương án thiết kế cụm trục chính máy khoan sử dụng ổ khí tĩnh;

- Tính toán, thiết kế cụm trục chính cho máy khoan sử dụng ổ khí tĩnh;

- Đề xuất phương án cải tạo máy khoan đứng Tiến Đạt để lắp đặt cụm trục chính đã thiết kế;

- Nếu điều kiện cho phép, thi công cụm trục chính đã thiết kế;

- Tập bản vẽ thiết kế các chi tiết, bản vẽ lắp;

- Learn about the types of drives static gas, operating principle of the static gas drive;

- Learn and evaluate spindle type cluster using static gas drive available on the market;

- Proposal designed spindle drilling machine cluster using static gas drive;

- Calculation, design cluster drill spindle drive using static gas;

- Proposal renovation Vertical drilling machine to install cluster Tien Dat designed spindle;

- If conditions permit, construction cluster was designed spindle;

- Tap design drawing details and assembly drawings;

- Class notes.

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

LỜI CAM KẾT ii

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Khái quát chung 1

1.2 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

1.3.1 Ý nghĩa thực tiễn 2

1.3.2 Ý nghĩa khoa học 2

1.4 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu 2

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 2

1.6 Phương pháp nghiên cứu 3

1.6.1 Cơ sở phương pháp luận 3

1.6.2 Phương pháp nghiên cứu 3

1.7 Bố cục của đề tài 3

Chương 2: TỔNG QUAN 4

2.1 Ổ cơ 4

2.1.1 Ổ lăn (Rolling Bearing) 4

2.1.1.1 Định nghĩa 4

2.1.1.2 Nhiệm vụ 4

2.1.1.3 Kết cấu 4

2.1.1.4 Nguyên lý hoạt động 5

2.1.1.5 Phân loại 5

2.1.1.6 Ưu nhược điểm của ổ lăn 7

2.1.2 Ổ trượt (Plain Bearing) 8

2.1.2.1 Định nghĩa 8

2.1.2.2 Kết cấu 8

2.1.2.3 Nguyên lý hoạt động 9

2.1.2.4 Phân loại ổ trượt theo hình dạng 9

2.1.2.5 Phân loại ổ trượt theo phương pháp bôi trơn 10

2.1.1.6 Ưu nhược điểm 10

2.1.2.7 Phạm vi ứng dụng 11

2.2 Ổ từ (Magnetic Bearing) 11

2.2.1 Định nghĩa 11

2.2.2 Kết cấu 11

2.2.3 Nguyên lý hoạt động 12

2.2.4 Phân loại 12

2.2.5 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng 12

2.3 Ổ thủy (Fluid Bearing) 13

2.3.1 Ổ thủy động (Hydro-Dynamic Bearing) 13

2.3.1.1 Định nghĩa 13

2.3.1.2 Nhiệm vụ 13

2.3.1.4 Kết cấu 14

2.3.1.5 Nguyên lý hoạt động 14

2.3.1.6 Phân loại 14

2.3.2 Ổ thủy tĩnh (Hydrostatic bearing) 15

2.3.2.1 Định nghĩa 15

2.3.2.2 Nhiệm vụ 15

2.3.2.3 Kết cấu 15

2.3.2.4 Nguyên lý hoạt động 16

2.3.2.4 Phân loại 16

2.4 Ổ khí (Air Bearing) 17

2.4.1 Ổ khí động (Aerodynamic) 19

2.4.1.1 Định nghĩa 19

2.4.1.2 Nhiệm vụ 19

2.4.1.3 Kết cấu 19

2.4.1.4 Nguyên lý hoạt động 19

2.4.2 Ổ khí tĩnh (Aerostatic) 20

2.4.2.1 Định nghĩa 20

2.4.2.2 Nhiệm vụ 21

2.4.2.3 Kết cấu 22

2.4.2.4 Nguyên lý hoạt động 22

2.4.2.5 Phân loại 23

2.4.2.6 Ưu nhược điểm ổ khí tĩnh 24

2.5 Ổ khí chuyển động tuyến tính 24

2.5.1 Đặc tính 24

2.5.2 Thông số 25

2.5.3 Phân loại 25

2.6 Ổ khí chuyển động quay 25

2.6.1 Đặc tính 25

2.6.2 Thông số 26

2.6.3 Phân loại 26

2.7 Ổ bạc trục chính 26

2.7.1 Đặc tính 26

2.7.2 Thông số 27

2.7.3 Các dạng 27

2.8 Ổ khí dạng cầu 27

2.8.1 Đặc tính 27

2.8.2 Thông số 27

2.8.3 Các dạng 28

2.9 Ổ khí dạng kết hợp 28

2.9.1 Đặc tính 28

2.9.2 Thông số 28

2.9.3 Các dạng 28

2.10 Ổ khí dạng tròn chuyển động phẳng 29

2.10.1 Đặc tính 29

2.10.2 Thông số 29

2.10.3 Các dạng 30

2.11 Lĩnh vực ứng dụng 30

2.12 Các nghiên cứu liên quan tới đề tài 31

2.12.1 Các nghiên cứu ngoài nước 31

2.12.2 Các nghiên cứu trong nước 33

2.13 Định hướng nghiên cứu 33

Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 35

3.1 Máy khoan cao tốc 35

3.1.1 Máy khoan 35

3.1.2 Các dạng đầu trục chính máy khoan sử dụng ổ khí 35

3.1.3 Định hướng nghiên cứu 35

3.1.4 Thông số thiết kế máy khoan 35

3.2 Cơ sở lý thuyết về dòng chảy của chất khí 36

3.2.1 Dòng chảy qua các tấm phẳng song song 36

3.2.2 Dòng chảy trong ổ chặn khí tĩnh 38

3.2.3 Dòng chảy của chất khí xuyên qua các lỗ nhỏ 40

3.3 Cơ sở tính toán thiết kế ổ khí tĩnh 42

3.4 Các vật liệu dùng để chế tạo ổ khí 45

3.4.1 Kim loại 46

3.4.2 Gốm sứ và sản phẩm của luyện kim bột 46

3.4.3 Vật liệu dẻo 47

Chương 4: Ý TƯỞNG VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 48

4.1 Đề xuất kết cấu ổ đỡ khí tĩnh 48

4.2 Đề xuất kết cấu ổ đỡ khí tĩnh 48

4.2.1 Phương án 1 48

4.2.2 Phương án 2 49

4.2.3 Phương án 3 49

Chương 5: THIẾT KẾ Ổ KHÍ TĨNH 52

5.1 Thiết kế ổ đỡ 52

5.1.1 Đường kính lỗ cấp khí 53

5.1.2 Chiều dài ổ khí 54

5.1.3 Vị trí đặt lỗ cấp khí 55

5.1.4 Số lượng lỗ cấp khí 56

5.1.5 Ảnh hưởng của chiều dài ổ đến khả năng tải 57

5.1.5 Ảnh hưởng của áp suất cung cấp đến khả năng tải và độ cứng của ổ 58

5.1.6 Ảnh hưởng của khe hở giữa trục và ổ đỡ 60

5.1.7 Xác định các thông số của lỗ cấp khí 60

5.1.7 Lưu lượng dòng khí 61

5.1.8 Áp suất cung cấp 62

5.2 Tính toán ổ chặn 63

5.3 Mô phỏng, Thực nghiệm, Đánh giá 66

Chương 6: CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 67

6.1 Chế tạo và lắp ráp ổ khí 67

6.1.1 Quá trình chế tạo 67

6.1.1.1 Ổ đỡ khí tĩnh: 67

6.1.1.2 Ổ đỡ- chặn khí tĩnh 68

6.1.1.3 Trục chính 69

6.1.1.4 Đầu cấp khí 69

6.1.1.5 Các chi tiết khác 70

6.1.1.5.1Ổ cấp khí trên 70

6.1.1.5.2 Ổ cấp khí dưới 70

6.1.1.5.1 Bích cấp khí cho ổ đỡ - chặn khí tĩnh 71

6.1.1.5.1Bệ đỡ 1 71

6.1.1.5.1 Bệ đỡ 2 71

6.1.1.5.1Mô hình máy khoan tổng thể 71

Chương 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 74

(Dành cho giảng viên hướng dẫn) 74

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Error! Bookmark not defined (Dành cho giảng viên phản biện) Error! Bookmark not defined PHIẾU CHO ĐIỂM Error! Bookmark not defined

Danh Mục Bảng Biểu

Bảng 1: So sánh các đặc tính WESTWIND 30 

Bảng 3.1:Giá trị Kgo tối ưu tại các giá trị khác nhau của  44

Bảng 5.1: Ảnh hưởng của chiều dài lỗ cấp khí 61

Danh Mục Sơ Đồ, Hình Vẽ

Hình 2.1: Các dạng ổ lăn 4

Hình 2.2: Kết cấu ổ lăn 5

Hình 2.3: Nguyên lý hoạt động ổ lăn 5

Hình 2.4: Phân loại theo dạng con lăn 5

Hình 2.5: Phân loại theo hướng tiếp nhận tải trọng 6

Hình 2.6: Phân loại theo bề mặt làm việc 7

Hình 2.7: Phân loại theo dãy con lăn 7

Hình 2.8: Hình dạng ổ trượt 8

Hình 2.9: Kết cấu ổ trượt 8

Hình 2.10: Hình dạng ống lót ổ trượt 9

Hình 2.11 : Hình dạng bề mặt làm việc 9

Hình 2.12: Hình dạng theo khả năng chịu tải 9

Hình 2.13: Hình dạng theo kết cấu 10

Hình 2.14 : Các dạng ổ trượt 10

Hình 2.15 : Hình dạng của ổ từ trong thực tế 11

Hình 2.16: Kết cấu của ổ từ[1] 11

Hình 2.17: Ổ đỡ từ 12

Hình 2.18: Ổ thủy động 13

Hình 2.19: Kết cấu ổ thủy động 14

Hình 2.20: Nguyên lý hoạt động ổ thủy động 14

Hình 2.21: Hình dạng ổ thủy động 15

Hình 2.22: Hình dạng của ổ thủy tĩnh 15

Hình 2.23: Hình dạng bề mặt làm việc 15

Hình 2.24: Kết cấu ổ thủy tĩnh 16

Hình 2.25: Nguyên lý hoạt động ổ thủy tĩnh 16

Hình 2.26: Ổ thủy tĩnh dạng hai nữa 17

Hình 2.27 Kết cấu của ổ khí 18

Hình 2.28 Hình dạng ổ khí động 19

Hình 2.29 Kết cấu ổ khí động 19

Hình 2.30: Nguyên lý hoạt động ổ khí động 20

Hình 2.31: Hình dạng các loại ổ khí tĩnh 20

Hình 2.34: Kết cấu ổ khí tĩnh 22

Hình 2.35: Dòng khí trong ổ khí tĩnh 22

Hình 2.36: Khí tĩnh cung cấp áp suất từ bên ngoàiOAVCO 22 

Hình 2.37: Nguyên lý hoạt động ổ khí tĩnh POWELL 23 

Hình 2.38: Hình dạng bề mặt làm việc ổ khí tĩnh 24

Hình 2.39: Ổ khí tĩnh tuyến tính 25

Hình 2.40: Các dạng ổ khí tĩnh tuyến tính 25

Hình 2.41: Ổ khí tĩnh quay 26

Hình 2.42: Hình dạng ổ khí tĩnh quay 26

Hình 2.43: Ổ khí tĩnh dạng bạc 26

Hình 2.44: Hình dạng ổ khí tĩnh dạng bạc 27

Hình 2.45 Ổ khí tĩnh dạng cầu 27

Hình 2.46 Hình dạng ổ dạng cầu 28

Hình 2.47: Ổ khí tĩnh kết hợp 28

Hình 2.48: Hình dạng ổ khí tĩnh kết hợp 29

Hình 2.49: Ổ khí tĩnh dạng phẳng 29

Hình 2.50: Hình dạng bề mặt làm việc ổ dạng phẳng 30

Hình 2.51: Hình dạng ổ khí tĩnh hình cầu 31

Hình 2.52: Độ chính xác đạt được tại 600 vòng/phút 32

Hình 2.53: Sơ đồ thí nghiệm 32

Hình 2.54: Ổ chặn khí tĩnh 33

Hình 2.55: Mô hình thực nghiệm 33

Hình 3.1: Máy khoan bo mạch in 35

Hình 3.2: Trục chính máy khoan 35

Hình 3.3: Dòng chảy của chất khí giữa các tấm song song 36

Hình 3.4: Ổ chặn có một lỗ cấp khí ở tâm 38

Hình 3.5: Ổ chặn hình khuyên có nhiều lỗ cấp khí 40

Hình 3.6:Mối quan hệ giữa cD và K 42

Hình 3.7: Phân bố áp suất trong ổ khí 43

Hình 3.8:Mối quan hệ giữa khả năng chịu tải và tỉ số lệch tâm 44

Hình 3.9:Mối quan hệ giữa Kgo và khả năng chịu tải 44

Hình 3.10: Các loại lỗ cấp khí 45

Hình 4.1: Các loại lỗ cấp khí 48

Hình 4.2: Kết cấu ổ đỡ khí tĩnh phương án 1 49

Hình 4.3: Kết cấu ổ đỡ khí tĩnh phương án 2 49

Hình 4.4: Kết cấu ổ đỡ khí tĩnh Phương án 3 50

Hình 4.5: Hai loại ổ chặn điển hình 51

Hình 4.6: Ổ chặn có trục xuyên qua 51

Hình 5.1:Các yếu tố tương tác trong thiết kế ổ khí [10] 52

Hình 5.2: Mối quan hệ giữa đường kính lỗ cấp khí và tỉ lệ L/D 53

Hình 5.3: Mối quan hệ giữa đường kính lỗ cấp khí tối ưu và khe hở 54

Hình 5.4:Vị trí đặt lỗ cấp khí 55

Hình 5.5: Mối quan hệ giữa CL và vị trí đặt lỗ cấp khí[10] 56

Hình 5.6:Ảnh hưởng của số lỗ cấp khí mỗi hàng tới khả năng tải 57

Hình 5.7: Ảnh hưởng của đường kính lỗ cấp khí tới số lượng lỗ 57

Hình 5.8: Ảnh hưởng của chiều dài ổ tới khả năng tải 58

Hình 5.9: Ảnh hưởng của khe hở đến khả năng tải 58

Hình 5.10:Mối quan hệ giữa áp suất cấp, đường kính lỗ cấp khí tới độ cứng 59

Hình 5.12: Mối quan hệ giữa khe hở và độ cứng của ổ 60

Hình 5.13:Các thông số lỗ cấp khí 60

Hình 5.14: Mối quan hệ giữa L, D và lưu lượng dòng khí 62

Hình 5.15:Mối quan hệ giữa đường kính lỗ cấp khí và tỉ lệ áp suất 62

Hình 5.16: Mối quan hệ giữa tỉ lệ b/a và CL 64

Hình 5.17: Mối quan hệ giữa đường kính lỗ cấp khí và khe hở và tỉ lệ b/a 64

Hình 5.18:Mối quan hệ giữa đường kính lỗ cấp khí và số lỗ 65

Hình 5.19: Bố trí lỗ cấp khí 65

Hình 5.20: Lưu lượng dòng khí cấp 66

Hình 6.1: Mô hình máy khoan dự kiến 67

Hình 6.2: Chế tạo ổ đỡ khí tĩnh 68

Hình 6.3: Chế tạo ổ chặn 68

Hình 6.4: Trục chính thử nghiệm 69

Hình 6.5: Lỗ cấp khí 69

Hình 6.6: Đầu nối khí 70

Hình 6.7: Ổ cấp khí trên 70

Hình 6.8: Ổ cấp khí trên 70

Hình 6.9: Ổ cấp khí trên 71

Hình 6.10: Bệ đỡ 1 71

Hình 6.11: Bệ đỡ 2 71

Hình 6.7: Biểu đồ 73

Chương 1: MỞ ĐẦU

1.1 Khái quát chung

Trong các máy móc có chuyển động tương đối, ổ trục là một bộ phận rất quan trọng giúp cho các trục có thể thực hiện các chuyển động quay hoặc tịnh tiến một cách dễ dàng nhờ giảm thiểu được ma sát Trong thực tiễn, ổ trục có rất nhiều loại nhưng có thể chia làm hai loại là có tiếp xúc và không có tiếp xúc Loại có tiếp xúc phổ biến là các loại ổ lăn cơ khí, ổ trượt cơ khí,….với chức năng đỡ trục khi chuyển động quay hoặc tịnh tiến hoặcchức năng chặn chuyển động theo chiều dọc trục Các loại ổ cơ khí này đang được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp cũng như được ứng dụng trong các sản phẩm gia dụng Loại ổ trục không có tiếp xúc là các loại ổ khí, ổ thuỷ lực, ổ từ, ổ hỗn hợp…

Khác với các loại ổ trục cơ khí, ổ khí sử dụng áp lực của khí nén áp suất cao để nâng hoặc chặn trục khi thực hiện chuyển động quay hay tịnh tiến mà không có sự tiếp xúc giữa phần tĩnh

và phần động Do vậy, ổ khí ứng dụng trong các thiết bị, máy móc yêu cầu độ chính xác cao được xem là một công nghệ tiên tiến và thân thiện với môi trường Các loại ổ khí có một vai trò lớn trong việc nâng cao tốc độ quay cho các trục và có thể hoạt động được trong những môi trường đặc biệt mà các hệ truyền động sử dụng ổ trục cơ khí không thể làm việc hoặc làm việc với chi phí bảo dưỡng cao Những nghiên cứu về ổ khí thường tập trung chủ yếu tại các nước phát triển như Nhật, Mỹ, Pháp, Đức,… Ngày nay, ổ khí cũng đang là vấn đề được nhiều quốc gia quan tâm như Trung Quốc, Hàn Quốc, Đài Loan, cộng hòa Séc,

Do tính phực tạp cũng như yêu cầu cao trong việc chế tạo nên các loại ổ này chưa được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.Hiện nay, ổ khí được sử dụng chủ yếu trong các máy đo hoặc các máy yêu cầu độ chính xác rất cao (như các máy CNC chính xác cao, máy mài siêu tinh xác,…) và đang được nghiên cứu để hoàn thiện

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

- Cùng với xu hướng phát triển của nền công nghiệp hóa hiện nay, các thiết bị máy móc hiện đại cần thực hiện được tốc độ vòng quay lớn, ổn định, độ chính xác truyền động cao; hoặc

có thể làm việc trong các môi trường khắc nghiệt như: nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp, áp suất làm việc cao, giảm thiểu tiêu hao công suất do ma sát; hoặc yêu cầu không được rò rỉ dầu bôi trơn vào sản phẩm như trong lĩnh vực lương thực thực phẩm…

- Với sự định hướng đó, đề tài “Nghiên cứu và đề xuất kết cấu ổ khí tĩnh cho máy khoan

cao tốc” đã được triển khai với mục đích tăng hiệu suất trong máy khoan cao tốc thông qua

biện pháp làm giảm ma sát lăn của trục quay khi sử dụng ổ khí tĩnh Từ đó, giúp máy phát điện gió có thể hoạt động với vận tốc gió nhỏ đưa đến khả năng ứng dụng trong thực tiễn cao

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa thực tiễn

- Ổ khí đang là vấn đề nghiên cứu mới ở Việt Nam Có rất ít các công trình nghiên cứu liên quan đến ổ khí trong những năm gần đây ở Việt Nam Ổ khí giúp nâng cao hiệu suất cho các hệ truyền động nhờ giảm thiểu được ma sát trong ổ nên giảm thiểu khả năng gây ra rung động do ma sát giữa phần quay (ngõng trục), phần tĩnh (phần đỡ), cho phép nâng cao độ chính xác truyền động của các thiết bị máy móc, đáp ứng được yêu cầu của những máy móc vận hành với số vòng quay lớn

- Nghiên cứu về ổ khí tĩnh giúp chúng ta tự chủ được công nghệ, giảm sự phụ thuộc vào nước khác và tiết kiệm chi phí một cách đáng kể

1.3.2 Ý nghĩa khoa học

- Phân tích, tổng hợp, xây dựng được cơ sở lý thuyết về tính toán, thiết kế ổ khí

- Đề xuất được kết cấu ổ khí có khả năng ứng dụng trong công nghiệp

- Tính toán, mô phỏng, xác định kết cấu ổ khí tĩnh thử nghiệm trong máy khoan cao tốc

Đề xuất phương pháp tính toán, thiết kế một ổ khí công nghiệp

- Từ kết quả của đề tài này sẽ làm cơ sở nền tảng cho những đề tài tiếp theo nhằm phát triển và hoàn thiện hơn về ổ khí

1.4 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu, xây dựng cơ sở lý thuyết tính toán, thiết kế ổ khí

- Nghiên cứu ứng dụng ổ khí tĩnh để thay thế cho các ổ lăn truyền thống sử dụng trong máy khoan cao tốc

- Thử nghiệm khả năng sử dụng ổ khí tĩnh vào công nghiệp trên diện rộng

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các loại ổ trục thường sử dụng trong công nghiệp như ổ lăn, ổ chặn;

- Ổ khí tĩnh và các loại ổ có liên quan; trong máy máy khoan cao tốc

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu về:

- Ổ khí tĩnh (có nguồn áp bên ngoài cung cấp)

- Tính toán và đề xuất kết cấu ổ khí tĩnh cho máy khoan cao tốc

1.6 Phương pháp nghiên cứu

1.6.1 Cơ sở phương pháp luận

- Dựa vào các định luật, phương trình của chất khí để tìm hiểu dòng chảy của chất khí và các yếu tố tác động đến dòng chảy của chất khí

- Tìm hiểu các phương pháp sinh áp cao, truyền dẫn cấp khí và hệ thống lỗ cấp

1.6.2 Phương pháp nghiên cứu

- Xác định các thông số hình học, vật liệu… Của ổ khí tĩnh và ảnh hưởng của các yếu tố đó đến sự hoạt động của ổ khí tĩnh

- Thiết kế, chế tạo thử nghiệm ổ khí tĩnh

- Nghiên cứu bằng thực nghiệm

1.7 Bố cục của đề tài

Đề tài được chia làm 6 chương với các nội dung như:

- Chương 1: Lý do chọn đề tài, tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học – thực tiễn, đối tượng, phạm vi và mục tiêu nghiên cứu

- Chương 2: Trình bày tổng quan về ổ trục và ứng dụng của các loại ổ trục Các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến ổ khí tĩnh, đến đề tài và các định hướng nghiên cứu

- Chương 3: Cơ sở lý thuyết về máy khoan cao tốc; cơ sở lý thuyết về ổ khí tĩnh, hệ thống công thức để tính toán, thiết kế ổ khí tĩnh

- Chương 4: Nêu các ý tưởng và giải pháp thiết kế máy máy khoan cao tốc, kết cấu ổ khí tĩnh dùng cho máy máy khoan cao tốc

- Chương 5: Thiết kế các thông số của ổ khí, các mối quan hệ, những sự ảnh hưởng giữa các thông số, giữa các thông số đến khả năng hoạt động của ổ khí

- Chương 6: Đề cập đến các kết quả chế tạo thử nghiệm ổ khí tĩnh, các thực nghiệm trên thực tế và kết quả phân tích đánh giá

Chương 2: TỔNG QUAN

Ổ trục là một chi tiết máy được dùng phổ biến trong nhiều loại máy móc, thiết bị, hệ thống sản xuất,… Các ổ trục giúp cho các trục có thể thực hiện chuyển động quay hoặc tịnh tiến một cách dễ dàng nhờ giảm thiểu được ma sát, qua đó nâng cao hiệu suất sử dụng của máy móc, thiết bị Ổ trục có nhiều loại như ổ cơ, ổ từ, ổ thuỷ, ổ khí và các loại ổ kết hợp…

2.1 Ổ cơ

- Ổ cơ là một chi tiết khá phổ biến trong các kết cấu máy với nhiệm vụ chính để đỡ các trục, tiếp nhận tải trọng từ nhiều phía và giữ cho trục quay Trong quá trình làm việc tùy thuộc vào dạng tải trọng hoặc môi trường làm việc thì có các dạng ổ cơ khác nhau:

- Ổ lăn: dạng bi, dạng đũa

- Ổ trượt: bạc trượt, ổ thủy động và thủy tĩnh, ổ khí động và khí tĩnh

2.1.1 Ổ lăn (Rolling Bearing)

2.1.1.1 Định nghĩa

- Ổ lăn là một dạng của ổ cơ, đây là cơ cấu cơ khí giúp giảm thiểu lực ma sát bằng cách chuyển ma sát trượt của hai bộ phận tiếp xúc nhau khi chuyển động thành ma sát lăn giữa các con lăn hoặc viên bi được đặt cố định trong một khung hình vành khuyên (Hình 2.1) QUYET 

- Ổ lăn gồm 4 bộ phận: vòng ngoài, vòng trong, con lăn, vòng cách (Hình 2.2)

QUYET 

Hình 2.3: Nguyên lý hoạt động ổ lăn

2.1.1.5 Phân loại

- Theo dạng con lăn, ổ lăn được phân chia thành ổ bi và ổ đũa (Hình 2.4)

Hình 2.4: Phân loại theo dạng con lăn

- Theo hướng tiếp nhận tải trọng, ổ lăn được phân chia thành ổ đỡ, ổ chặn và ổ đỡ chặn (Hình 2.5)

a) Ổ đỡ b) Ổ chặn c) Ổ đỡ chặn

Hình 2.5: Phân loại theo hướng tiếp nhận tải trọng

- Theo dạng con lăn và bề mặt làm việc của các vòng ổ lăn có thể phân chia thành: Ổ

bi đỡ một dãy, ổ bi đỡ hai dãy, ổ bi đỡ chặn, ổ bi chặn, ổ đũa chặn, ổ đũa đỡ trụ ngắn, ổ đũa côn, ổ bi tự lựa, ổ đũa trụ đỡ tự lựa, ổ kim (Hình 2.6)

a) Ổ bi đỡ một dãy b) Ổ bi đỡ hai dãy

c) Ổ bi đỡ chặn d) Ổ bi chặn

e) Ổ đũa chặn f) Ổ đũa đỡ trụ ngắn

g) Ổ đũa côn h) Ổ bi tự lựa

k) Ổ đũa trụ đỡ tự lựa l) Ổ kim

Hình 2.6: Phân loại theo bề mặt làm việc

- Theo số lượng các dãy con lăn, ổ lăn có thể phân chia thành ổ lăn một dãy, ổ lăn hai dãy, ổ lăn nhiều dãy (Hình 2.7)

a) Ổ lăn một dãy b) Ổ lăn hai dãy c) Ổ lăn nhiều dãy

Hình 2.7: Phân loại theo dãy con lăn

- Ngoài ra tuỳ theo độ chính xác, ổ lăn có thể phân chia thành nhiều loại, từ loại bình thường đến loại siêu chính xác

2.1.1.6 Ưu nhược điểm của ổ lăn

- Lắp ghép tương đối khó khăn

- Làm việc có nhiều tiếng ồn, khả năng giảm chấn kém

2.1.2 Ổ trượt (Plain Bearing)

2.1.2.1 Định nghĩa

- Ổ trượt là một dạng ổ đỡ hoạt động trên nguyên lý ma sát trượt Giữa ngõng trục và thành ổ là dầu ngăn cách tránh cho thành ổ tiếp xúc trực tiếp với ngõng trục trong quá trình làm việc Vì vậy, ổ trượt rất đa dạng về kết cấu: bạc trượt, ổ thủy động, ổ thủy tĩnh, ổ khí động, ổ khí tĩnh (Hình 2.9) HIEU 

Hình 2.8: Hình dạng ổ trượt

2.1.2.2 Kết cấu

Kết cấu chủ yếu của ổ trượt gồm có thân ổ và ống lót:

- Thân ổ: Là phần chịu lực, có thể chế tạo liền với khung máy hoặc chế tạo riêng (Hình 2.9) QUYET 

Hình 2.9: Kết cấu ổ trượt

- Ống lót: Là phần tiếp xúc với ngõng trục, thường làm bằng kim loại màu đắt tiền và hiếm Sau thời gian sử dụng ổ bị mòn, lót ổ được thay thế mới tránh ảnh hưởng đến thân ổ (Hình 2.10) QUYET 

Hình 2.10: Hình dạng ống lót ổ trượt

2.1.2.3 Nguyên lý hoạt động

- Ổ trượt tương tự như ổ lăn, là ổ trục dùng để đỡ các chi tiết quay Thông thường trục quay còn ổ đứng yên nên khi làm việc bề mặt ngõng trục trượt trên bề mặt ổ trượt Ma sát sinh

ra trên bề mặt làm việc là ma sát trượt

2.1.2.4 Phân loại ổ trượt theo hình dạng

- Theo hình dạng bề mặt làm việc: mặt trụ, mặt nón, mặt cầu, mặt phẳng (Hình 2.11)

QUYET 

Hình 2.11 : Hình dạng bề mặt làm việc

- Theo khả năng chịu tải trọng: Ổ đỡ, ổ chặn, ổ đỡ chặn (Hình 2.12)

Hình 2.12: Hình dạng theo khả năng chịu tải

- Kiểu bạc đỡ hai nữa, kiểu bạc tổ hợp đỡ chặn (Hình 2.13) HIEU 

Hình 2.13: Hình dạng theo kết cấu

2.1.2.5 Phân loại ổ trượt theo phương pháp bôi trơn

Theo phương pháp bôi trơn hai bề mặt làm việc (Hình 2.14)

- Ổ bôi trơn thủy: thủy động hoặc thủy tĩnh

- Ổ bôi trơn khí: tạo áp suất trên bề mặt làm việc bằng khí nén

- Ổ bôi trơn từ: bề mặt làm việc không trực tiếp tiếp xúc với nhau nhờ từ tính

a) Ổ bôi trơn thủy b) Ổ bôi trơn khí c) Ổ bôi trơn từ

Hình 2.14 : Các dạng ổ trượt

2.1.1.6 Ưu nhược điểm

Ưu điểm

- Làm việc có độ tin cậy cao khi vận tốc lớn mà khi đó ổ lăn có tuổi thọ thấp

- Chịu được tải trọng động và va đập nhờ vào khả năng giảm chấn của màng dầu bôi trơn

- Kích thước hướng kính tương đối nhỏ

- Làm việc êm

Nhược điểm

- Yêu cầu chăm sóc bảo dưỡng thường xuyên, chi phí lớn về dầu bôi trơn

- Tổn thất về ma sát khi mở máy, dừng máy

- Kích thước dọc trục tương đối lớn

2.1.2.7 Phạm vi ứng dụng

- Khi kết cấu làm việc với vận tốc tương đối lớn (v = 30m/s)

- Các máy móc thiết bị chịu tải trọng va đập

- Trong các máy chính xác đòi hỏi độ chính xác hướng trục và khả năng điều chỉnh khe

hở

- Ổ có thể làm việc trong nước, môi trường ăn mòn

- Ổ quay chậm, không quan trọng, rẻ tiền

Stator

Rotor

Nguồn dòng

Hệ thống điều khiển

Hình 2.16: Kết cấu của ổ từ[1]

Khi cấp điện vào các cuộn dây của stator, thì các cuộn dây sẽ sinh ra một lực điện từ, và

chính lực điện từ này nâng ngõng trục (rotor) quay không tiếp xúc với stator Khe hở tạo thành khi nâng rotor cách stator một khoảng thông thường là 0,5 – 2 mm Các cảm biến không tiếp xúc sẽ đo độ sai lệch giữa vị trí ta mong muốn với vị trí thực của rotor và cung cấp tín hiệu

tới bộ điều khiền để hiệu chỉnh khe hở theo mong muốn bằng cách điều chỉnh điện áp vào từng cuộn dây [1]

2.2.4 Phân loại

Phân loại ổ đỡ từ theo chức năng

a) Ổ đỡ từ trục ngang b) Ổ đỡ từ trục dọc

Hình 2.17: Ổ đỡ từ

2.2.5 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng

Do giữa trục quay và phần tĩnh không tiếp xúc với nhau nên ổ từ có nhiều ưu điểm mà ổ

cơ không có được như:

- Không có hao mòn khi vận hành do phần quay không tiếp xúc với bất kỳ bộ phận nào

- Tăng hiệu suất của truyền động nhờ chuyển động không có ma sát

- Thân thiện với môi trường do không có bộ phận bôi trơn

- Khả năng làm việc với tốc độ cao

- Khả năng loại bỏ các rung động khi chuyển động

- Khả năng làm việc trong các môi trường khắc nghiệt

Tuy nhiên ổ từ cũng có nhược điểm là bộ điều khiển phức tạp, giá thành cao

Ổ từ thường được dùng trong các hệ thống truyền động và máy phát điện,…Yêu cầu bảo dưỡng

ổ trục thường xuyên Trong các dây chuyền chế biến thực phẩm và dược phẩm, các thiết bị làm việc trong các điều kiện môi trường đặc biệt như là nhiệt độ rất cao và rất thấp cũng như là trong điều kiện chân không, bôi trơn ổ cơ luôn là vấn đề khó khăn[1]

2.3 Ổ thủy (Fluid Bearing)

Ổ thủy dùng áp lực của lớp dung dịch bôi trơn (thường là dầu) để ngăn cách sự tiếp xúc của trục và ổ nhằm làm giảm ma sát trong ổ, ổ thuỷ thường được chia thành 2 loại: ổ thuỷ tĩnh và ổ thuỷ động Các loại ổ thuỷ thường được sử dụng trong các máy đòi hỏi truyền động chính xác cao, vận tốc lớn

2.3.1 Ổ thủy động (Hydro-Dynamic Bearing)

2.3.1.1 Định nghĩa

Ổ thủy động là loại ổ khi hoạt động một màng dầu được hình thành bao quanh ngõng trục, lớp dầu ngăn cách mỏng bao quanh ngõng trục được sinh ra trong quá trình hoạt động, nhờ vào áp suất trong quá trình quay sinh ra khi đạt được tốc độ giới hạn (Hình 2.18)RAM 

Hình 2.18: Ổ thủy động

2.3.1.2 Nhiệm vụ

Ổ thủy động được sử dụng để đỡ trục, chịu tải trọng hướng kính và giữ cho trục quay nhờ vào lớp dầu ngăn cách giữa bạc và ngõng trục

2.3.1.4 Kết cấu

Ổ thủy động được sử dụng để đỡ trục và chịu tải trọng hướng kính với sự tổn thất năng lượng và sự mài mòn là ít nhất Ổ thủy động được đặc trưng bởi một ống lót hình trụ bao quanh ngõng trục Kết cấu thủy động gồm có gối đỡ, ống lót (Hình 2.19) QUYET 

Hình 2.19: Kết cấu ổ thủy động

2.3.1.5 Nguyên lý hoạt động

Ma sát thủy động thì sinh ra trong trường hợp bôi trơn không cưỡng bức - hay gọi là bôi trơn thủy động Vì vậy, bôi trơn thủy động dựa trên nguyên lý hình thành chêm dầu trong khe hẹp, dòng dầu trong khe hẹp bị ép và hình thành áp suất thủy động Bôi trơn thuỷ động được thực hiện ở vận tốc cao và chất lỏng có độ nhớt lớn để tạo nên khả năng chịu tải cao (Hình 2.20) POWELL 

Hình 2.20: Nguyên lý hoạt động ổ thủy động

quay giảm từ n đến 0), và khi tải trọng thay đổi (không đảm bảo điều kiện tải trọng) nên có nhiều dạng ổ khác nhau (Hình 2.21)

Các rãnh dẫn dầu luân chuyển tuần hoàn để đảm bảo bôi trơn cho ổ trong suốt quá trình làm việc (Hình 2.24) LECTURE 

a) Ổ thủy tĩnh chỉ chịu lực dọc trục b) Ổ thủy tĩnh chịu lực dọc trục và hướng kính

Hình 2.24: Kết cấu ổ thủy tĩnh

2.3.2.4 Nguyên lý hoạt động

Bằng cách bơm dầu vào vùng khe hở giữa ngõng trục và lót ổ Ở trường hợp này, bằng cách tạo mối quan hệ thích hợp giữa khe hở của ổ (thông qua đường kính lót ổ (D) và ngõng trục (d) ta có tỉ số D/d), số vòng quay của trục (n), tải trọng tác dụng lên ổ (R) và độ nhớt của dầu bôi trơn, dầu sẽ tự động được cuốn vào vùng khe hở và tạo thành áp suất đủ lớn để nâng ngõng trục lên, không cho nó trực tiếp tiếp xúc với lót ổ (Hình 2.25) LECTURE 

Ổ thủy tĩnh rất đa dạng về kết cấu và chủng loại tùy vào môi trường làm việc cũng như tải trọng mà có dạng thích hơp (Hình 2.26)

Hình 2.26: Ổ thủy tĩnh dạng hai nữa

2.4 Ổ khí (Air Bearing)

Ổ khí là một ổ sử dụng màng không khí mỏng áp suất cao để nâng đỡ ngõng trục Màng khí có được là nhờ vào nguồn khí được cung cấp bên ngoài hoặc do sự chuyển động tương đối giữa ngõng trục và vòng ngoài tạo nên sự thay đổi áp suất bên trong Ổ khí gồm có ba loại: ổ

khí tĩnh (aerostatic bearing), ổ khí động (aerodynamic bearing) và ổ khí kết hợp (hybrid bearing)

Lịch sử phát triển của ổ khí qua các giai đoạn như sau:

- Năm 1854 Hirn sử dụng một lớp không khí mỏng áp suất cao để làm giảm ma sát

trong các máy móc

- Năm 1897 Kingsbury đã thực hiện một cuộc thí nghiệm với một ổ đỡ đường kính 6

inch (152,4 mm) dựa trên dòng không khí áp suất cao được cung cấp từ bên ngoài Thí nghiệm

đã gặp phải trở ngại và chưa giải quyết được cách để đạt được khoảng cách khe hở giữa lỗ và trục là 0.005 inch (0.127 mm)

- Năm 1904G Westinghouse được cấp bằng sáng chế về ổ chặn bằng khí sử dụng trong

một tua-bin hơi nước thẳng đứng

- Năm 1950 – 1960 phòng thí nghiệm quốc gia Mỹ triển khai nghiên cứu sâu về ổ khí với định hướng đây là một công nghệ quan trọng trong việc đáp ứng các nhu cầu về độ chính xác của bộ quốc phòng và ngành công nghiệp điện hạt nhân Đây là nơi đầu tiên áp dụng ổ khí

để làm tăng độ chính xác trong máy công cụ và cũng đã phát triển thành công loại ổ khí có

nhiều lỗ nhỏ phân bố đều trên bề mặt ( Porous air bearings)

- Năm 1965 ổ khí được coi là một cuộc cách mạng trong các máy đo tọa độ CMM

(Coordinate Measuring Machine) Russ Shelton được biết đến như là cha đẻ của CMM, ông sử dụng ổ khí có nhiều lỗ nhỏ phân bố đều (Porous air bearings) trên máy CMM ông đã chế tạo

ra cách đây hơn 40 năm Một số máy vẫn còn được sử dụng cho đến ngày nay

- Năm 1970 công ty IBM thương mại hoá công nghệ ổ khí trong công nghệ ổ đỡ trục chính mang đĩa cứng để sản xuất ổ đĩa cứng lớn Hiện nay, ngành công nghiệp ổ đĩa cứng vẫn

dựa gần như hoàn toàn vào công nghệ này

- Năm 1982 công ty Sheffield đã phát triển một loại ổ khí chuyên dùng trong các máy

CMM

- Năm 1984 một dây chuyền sản xuất ổ khí tiêu chuẩn đầu tiên được giới thiệu bởi công

ty Aeolus Air Bearings tiền thân của New Way Air Bearings ngày nay

- Năm 1987 ổ khí được sử dụng trong các sản phẩm thương mại

Hình 2.27 Kết cấu của ổ khí

Kết cấu của ổ khí khá đơn giản (hình 2.27), chỉ bao gồm vòng ngoài Tùy thuộc vào ổ khí tĩnh hay ổ khí động mà có hay không hệ thống cấp khí

Ổ khí có rất nhiều ưu điểm như:

Khả năng làm việc trong khoảng nhiệt độ rộng

- Ma sát trong ổ rất thấp

- Khả năng làm việc với tốc độ rất cao

- Kết cấu hệ thống phụ đơn giản

- Kích thước và trọng lượng máy nhỏ gọn

- Độ tin cậy và hiệu suất của máy cao

- Tuy nhiên ổ khí cũng có nhược điểm :

- Khả năng tải nhỏ

- Ổ khí có khuynh hướng không ổn định hơn so với các ổ tương tự bôi trơn bằng dầu

- Các ổ khí còn có nhược điểm khác là nhạy cảm với tải trọng động tác dụng lên chúng vì không khí có độ nén cao, đây là nguyên nhân gây ra sự không ổn định của ổ khí

Ổ khí được ứng dụng rất đa dạng trong công nghiệp bao gồm: máy chính xác, máy đo tọa

độ, các máy móc sử dụng trong y tế, máy tiện kim cương, trong tua-bin, thiết bị đo và kiểm tra,…

2.4.1 Ổ khí động (Aerodynamic)

2.4.1.1 Định nghĩa

Ổ khí động là loại ổ tự tạo ra dòng khí nhờ chuyển động tương đối của hai bề mặt được giữ với tốc độ duy trì ổn định, khi đó lớp không khí có nhiệm vụ đảm bảo khe hở ngõng trục và ống lót trong quá trình làm việc (Hình 2.28) LECTURE 

Hình 2.31: Hình dạng các loại ổ khí tĩnh

Dòng khí phải là dòng chảy liên tục, được cung cấp từ nguồn ngoài với áp suất cao, khí thoát ra ngoài qua các mép của ổ khí Trong ổ khí tĩnh có hai cách bố trí các lỗ cấp khí:

a) Orifice b) Porous

Hình 2.32: Bố trí các lỗ cấp khí

Phân bố khí tập trung (orifice), loại này thì áp suất không khí bên ngoài được cung cấp

cho ổ khí thông qua một hay một số các lỗ nhỏ

Phân bố khí đều (porous), loại này thì áp suất không khí bên ngoài được cung cấp cho ổ khí

thông qua một hệ thống các lỗ nhỏ phân bố đều

Tùy vào cách bố trí các lỗ cấp khí mà đường cong phân bố áp suất cũng thay đổi theo

Hình 2.33 : Đường cong phân bố áp suất

2.4.2.2 Nhiệm vụ

Có nhiệm vụ tiếp nhận các tải trọng từ nhiều hướng tác động tới và giữ cho trục quay, loại ổ này nhỏ gọn, không tiếp xúc - ma sát thấp, khả năng hoạt động trên khoảng tốc độ rộng, không đến vượt quá 350.000 v/ph, độ cứng vững cao, quay với độ chính xác cao, thời gian sử dụng lâu dài do bề mặt tiếp xúc ma sát thấp, Sinh nhiệt thấp, Độ chính xác hình học trong quá trình chế tạo cao, Cung cấp khí sạch và khô

2.4.2.3 Kết cấu

Ổ khí tĩnh có kết cấu khá đa dạng tùy theo bề mặt làm việc mà có kết cấu khác nhau, gồm các thành phần: vòng ổ có rãnh dẫn dòng khí luân chuyển nhờ áp lực không khí từ bên ngoài cung cấp vào đảm bảo cho việc bôi trơn (Hình 2.34) OAVCO 

Hình 2.36: Khí tĩnh cung cấp áp suất từ bên ngoàiOAVCO 

Hình 2.37: Nguyên lý hoạt động ổ khí tĩnh POWELL 

- Quay với độ chính xác cao

- Thời gian sử dụng lâu dài do bề mặt không tiếp xúc trực tiếp

- Sinh nhiệt thấp

Nhược điểm

- Ổ khí tĩnh có nhược điểm nổi bật là cần nguồn cung cấp khí nén áp suất cao và đường dẫn khí Khả năng tải của loại ổ này không phụ thuộc vào tốc độ, trừ một số trường hợp đặc biệt xảy ra khi tốc độ lớn vì khi ấy sẽ xuất hiện hiệu ứng khí động Ổ khí tĩnh có thể

sử dụng ngay cả khi tốc độ bằng không, tải trọng của chúng không phụ thuộc vào độ nhớt của khí bôi trơn Tải trọng riêng của ổ khí tĩnh bị hạn chế bởi áp suất khí cung cấp

và chúng không đòi hỏi chế tạo chính xác cao Cung cấp khí sạch và khô [5]

2.5 Ổ khí chuyển động tuyến tính

2.5.1 Đặc tính

Chuyển động tuyến tính chính xác loại ổ khí có dạng hình chữ nhật những ổ khí này có thể dễ dàng thay thế Ngoài ra, do ổ khí chuyển động không ma sát, hoàn toàn không tiếp xúc ít bảo trì và tính chính xác cao, chuyển động thẳng (Hình 2.39) OAVCO 