luận án tiến sĩ 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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN MẠNH TOÀN 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 TRỊN NGỒI 3K12 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI o0o NGUYỄN MẠNH TOÀN 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 TRỊN NGỒI 3K12 Ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS PHẠM VĂN HÙNG TS BÙI TUẤN ANH Hà Nội - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận án trung thực chưa tác giả công bố TM TẬP THỂ HƯỚNG DẪN PGS.TS Phạm Văn Hùng tháng 11 năm 2020 Hà Nội, ngày NGƯỜI CAM ĐOAN Nguyễn Mạnh Toàn I LỜI CẢM ƠN Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phòng đào tạo đại học, Viện Cơ khí, Bộ mơn Máy Ma sát học tạo điều kiện thuận lợi, động viên, khích lệ tác giả trình học tập, nghiên cứu thực đề tài nghiên cứu Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Văn Hùng TS Bùi Tuấn Anh tận tình hướng dẫn đóng góp ý kiến quý báu trình nghiên cứu sinh thực luận án Trong trình thực luận án, nghiên cứu sinh nhận định hướng, giúp đỡ, dìu dắt, ý kiến bảo, đóng góp quý báu nhà khoa học, thầy cô giáo, đồng nghiệp gia đình Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin bày tỏ biết ơn sâu sắc tới người thân gia đình ln ln sát cánh hậu phương vững chắc, ủng hộ nghiên cứu sinh suốt trình học tập, nghiên cứu thực luận án Hà Nội ngày tháng 11 năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Mạnh Toàn II MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC III DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT VII DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ IX DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU XIII MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CỤM TRỤC CHÍNH MÁY CƠNG CỤ .5 1.1 Cụm trục máy cơng cụ Cụm trục sử dụng ổ lăn Cụm trục sử dụng ổ đỡ bôi trơn thủy động 11 Cụm trục sử dụng ổ bơi trơn thủy tĩnh 16 1.2 Tình hình nghiên cứu ổ trục bơi trơn thủy tĩnh 22 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 22 Tình hình nghiên cứu nước 30 Kết luận chương 31 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT BÔI TRƠN THỦY TĨNH TRỤC CHÍNH MÁY CƠNG CỤ 33 2.1 Dầu mỡ bôi trơn 33 Các loại dầu mỡ bôi trơn 33 Độ nhớt động lực độ nhớt động học chất bôi trơn 34 Quan hệ độ nhớt với nhiệt độ áp suất dầu [24] 36 2.2 Một số phương trình bơi trơn thủy tĩnh 40 Phương trình dịng chảy liên tục navier-stokes 40 III Phương trình Reynolds 42 2.3 Cơ cấu điều khiển chiều dày màng dầu ổ thủy tĩnh 43 Khái niệm cấu điều khiển chiều dày màng dầu 43 Điều khiển chiều dày màng dầu ống mao dẫn 44 Điều khiển chiều dày màng dầu van tiết lưu 45 Điều khiển chiều dày màng dầu cấu miệng phun .46 2.4 Các thông số đặc trưng ổ đỡ thủy tĩnh 47 Số buồng dầu kích thước buồng dầu 47 Đường kính khe hở ổ thủy tĩnh 48 Áp suất buồng dầu 49 Lưu lượng dầu ổ thủy tĩnh 53 Khả tải ổ thủy tĩnh 54 Độ cứng vững ổ thủy tĩnh 55 Công suất tiêu hao ổ thủy tĩnh 55 Giới hạn áp suất bơm theo độ cứng vững màng dầu 56 Độ nhớt dầu 57 Độ nhám bề mặt ngõng trục bạc ổ 57 Kết luận chương 2: 57 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM 59 3.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm 59 3.2 Phương pháp nghiên cứu thiết bị thực nghiệm 59 Phương pháp nghiên cứu 59 Thiết bị thực nghiệm 59 Yêu cầu cụm ổ trục thủy tĩnh máy mài 3K12 59 IV Nghiên cứu xác định thông số cụm trục thủy động phục vụ tính tốn thiết kế cụm ổ thủy tĩnh 60 Các giải pháp kết tính tốn cụm ổ trục thủy tĩnh máy mài trịn ngồi 3K12 sở độ cứng vững tương đương 65 Hệ thống cấp dầu cho cụm ổ trục thủy tĩnh 70 3.3 Xây dựng thiết bị thực nghiệm khảo sát độ cứng vững cụm ổ trục bơi trơn thủy tĩnh máy mài trịn 3K12 75 Phương pháp thực nghiệm xác định độ cứng vững cụm ổ trục bơi trơn thủy tĩnh máy mài trịn ngồi 3K12 75 Xây dựng thiết bị thực nghiệm khảo sát độ cứng vững cụm ổ trục bơi trơn thủy tĩnh máy mài trịn ngồi 3K12 77 Kết luận chương 79 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CÁC THÔNG SỐ BÔI TRƠN ĐẾN ĐỘ CỨNG VỮNG CỤM TRỤC CHÍNH THỦY TĨNH 81 4.1 Quy hoạch tổ chức thực nghiệm 81 Thiết kế thí nghiệm: 81 Tổ chức thực nghiệm 85 4.2 Xây dựng hàm hồi quy thực nghiệm mối quan hệ độ nhớt, áp suất dầu bôi trơn tải trọng hướng kính tới độ cứng vững tổng cộng cụm ổ trục bơi trơn thủy tĩnh 86 4.3 Ảnh hưởng áp suất tải trọng đặt lên ổ tới độ cứng vững cụm ổ trục bơi trơn thủy tĩnh 88 Dầu có độ nhớt 1,67 mPa.s 88 Dầu có độ nhớt 5,19 mPa.s 92 Dầu có độ nhớt 8,72 mPa.s 95 4.4 Ảnh hưởng áp suất độ nhớt dầu bôi trơn tới độ cứng vững cụm ổ trục thủy tĩnh 98 V Tải trọng đặt lên trục 500N 98 Tải trọng đặt lên trục 1000N 101 Tải trọng đặt lên trục 1500N 103 4.5 Ảnh hưởng độ nhớt tải trọng hướng kính tới độ cứng vững cụm ổ trục thủy tĩnh 106 Áp suất dầu bơm MPa 106 Áp suất dầu bơm MPa 107 Áp suất dầu bơm MPa 109 Kết luận chương 110 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 118 PHỤ LỤC 120 PHỤ LỤC 1: THIẾT KẾ TRỤC VÀ BẠC Ổ THỦY TĨNH 120 PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 123 VI DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu   Độ nhớt Độ nhớt ε β h0R Chiều dầ h0 Khe hở g n Số buồng s Khe hở h e Độ lệch t Độ lệch tâm tương đối D Đường k t Chiều sâ a Chiều rộ b Chiều rộ B Chiều dà θ Góc chắn l Chiều dà Jổ Độ cứng Jtr Độ cứng J Độ cứng  Khe hở h ps Áp suất b pr Áp suất b Tỷ số áp lực buồng dầu với áp lực bơm Tua nAn h Bui , Van Hu ng Pha m 2* , Ma nhTo an Ng uye n, Ng ocTa m Bui 4,5* , 118 Effect Of Al2O3 Nanoparticle On Rheological Properties Of Oil, International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development (IJMPERD), ISSN (P): 2249–6890; ISSN (E): 2249–8001, Vol 10, Issue 3, Jun 2020, 2911–2918 (Scopus) Tuan-Anh Bui , Duc-Do Le , Van-Hung Pham , Manh-Toan Nguyen & Ngoc-Tam Bui 5,6* , A Study Of Al2O3 Nanoparticle Effect On Lubricant To Hydrodynamic Journal Bearing, International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development (IJMPERD), ISSN (P): 2249–6890; ISSN (E): 2249–8001, Vol 10, Issue 3, Jun 2020, 3607–3618, (Scopus) 119 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: THIẾT KẾ TRỤC VÀ BẠC Ổ THỦY TĨNH Yêu cầu kỹ thuật: - Nhiệt luyện đạt độ cứng 60-62 HRC - Dung sai kích thước khơng định: ± 0.1 mm Hình PL1.1 Thiết kế chi tiết trục cụm ổ bơi trơn thủy tĩnh trục máy mài trịn ngồi 3K12 120 Hình PL1.2 Thiết kế chi tiết bạc bên trái (bạc phía lắp đá mài) cụm ổ trục thủy tĩnh máy mài trịn ngồi 3K12 121 Hình PL1.3 Thiết kế bạc phải (bạc phía lắp puly) cụm ổ trục thủy tĩnh 122 PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG, ĐỘ NHỚT VÀ ÁP SUẤT DẦU BÔI TRƠN ĐẾN ĐỘ CỨNG VỮNG CỤM Ổ TRỤC CHÍNH THỦY TĨNH MÁY MÀI 3K12 Độ nhớt dầu bôi trơn 1,67 mPa.s, áp suất nguồn dầu cấp MPa Bảng PL2.1 Chuyển vị tâm trục tải trọng thay đổi độ nhớt dầu bôi trơn  = 1,67mPa.s, áp suất MPa (μm) Tải trọng (N) 500 1000 Độ nhớt 1,67 mPaS, áp suất MPa Lần đo TB S TB S 2 2 2 3 2,333 0,500 5 4 4,556 0,726 1500 123 TB S Độ nhớt dầu bôi trơn 1,67 mPa.s, áp suất nguồn dầu cấp MPa Bảng PL2.2 Chuyển vị tâm trục tải trọng thay đổi độ nhớt dầu bôi Tải trọng Lần (N) 500 1000 đo TB S TB 1500 S TB S Độ nhớt dầu bôi trơn 1,67 mPa.s, áp suất nguồn dầu cấp MPa Bảng PL2.3 Chuyển vị tâm trục tải trọng thay đổi độ nhớt dầu bôi Tải trọng Lần (N) 500 1000 đo TB S 1500 TB S TB S Độ nhớt dầu bôi trơn 5,19 mPa.s, áp suất nguồn dầu cấp MPa Bảng PL2.4 Chuyển vị tâm trục tải trọng thay đổi độ nhớt dầu bôi trơn  = 5,19 mPa.s, áp suất MPa (μm) Tải trọng Lần (N) 500 1000 đo TB S TB S TB S 1500 Độ nhớt dầu bôi trơn 5,19 mPa.s, áp suất nguồn dầu cấp MPa Bảng PL2.5 Chuyển vị tâm trục tải trọng thay đổi độ nhớt dầu bôi trơn = 5,19 mPa.s, áp suất MPa (μm) Tải trọng (N) 500 Lần đo TB S 1000 1500 TB S TB S Độ nhớt dầu bôi trơn 5,19 mPa.s, áp suất nguồn dầu cấp MPa Bảng PL2.6 Chuyển vị tâm trục tải trọng thay đổi độ nhớt dầu bôi trơn = 5,19 mPa.s, áp suất MPa (μm) Tải trọng (N) 500 Lần đo 128 1000 1500 TB S TB S TB S Độ nhớt dầu bôi trơn 8,72 mPa.s, áp suất nguồn dầu cấp MPa Bảng PL2.7 Chuyển vị tâm trục tải trọng thay đổi độ nhớt dầu bôi trơn = 8,72mPa.s, áp suất MPa (μm) Tải trọng (N) 500 Lần đo 129 TB S TB S TB S 1000 1500 Độ nhớt dầu bôi trơn 8,72 mPa.s, áp suất nguồn dầu cấp MPa Bảng PL2.8 Chuyển vị tâm trục tải trọng thay đổi độ nhớt dầu bôi Tải trọng (N) Lần đo 130 500 1000 1500 TB S TB S TB S Độ nhớt dầu bôi trơn 8,72 mPa.s, áp suất nguồn dầu cấp MPa Bảng PL2.9 Chuyển vị tâm trục tải trọng thay đổi độ nhớt dầu bôi trơn  = 8,72 mPa.s, áp suất MPa (μm) 131 Tải trọng (N) 500 1000 1500 Lần đo TB S TB S TB S ... MẠNH TỒN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THƠNG SỐ BÔI TRƠN THỦY TĨNH ĐẾN ĐỘ CỨNG VỮNG CỦA CỤM TRỤC CHÍNH THỦY TĨNH MÁY MÀI TRỊN NGỒI 3K12 Ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT... sát độ cứng vững cụm ổ trục bơi trơn thủy tĩnh máy mài trịn ngồi 3K12 77 Kết luận chương 79 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CÁC THÔNG SỐ BÔI TRƠN ĐẾN ĐỘ CỨNG VỮNG CỤM TRỤC... cho máy gia công tinh máy mài, máy CNC loại… Các vấn đề ảnh hưởng thông số bôi trơn thủy tĩnh đến độ cứng vững cụm ổ trục thủy tĩnh máy mài trịn ngồi cỡ trung độ xác chi tiết gia công quan tâm nghiên