Nghiên cứu các thông số thủy tĩnh phù hợp với cụm trục chính mài tròn ngoài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VI THỊ NHUNG NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ THỦY TĨNH PHÙ HỢP VỚI CỤM TRỤC CHÍNH MÁY MÀI TRỊN NGỒI CHUN NGÀNH: CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS PHẠM VĂN HÙNG Hà Nội - 2018 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 1| GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hùng Mục lục Mục lục LỜI CAM ĐOAN HỆ THỐNG DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BÔI TRƠN 1.1 Lịch sử phát triển bôi trơn 1.1.1 Kỹ thuật ma sát, bôi trơn trước kỷ 20 1.1.2 Kỹ thuật ma sát, bôi trơn từ kỷ 20 10 1.2 Cơ sở lý thuyết bôi trơn 11 1.2.1 Phân loại bôi trơn 11 1.2.2 Vật liệu bôi trơn 13 1.2.2.1 Độ nhớt 13 1.2.2.2 Sự phát triển vật liệu bôi trơn 15 1.2.2.3 Dầu khoáng 17 1.2.2.4 Phụ gia 18 1.3 Bôi trơn thủy động 19 1.3.1 Phương pháp bôi trơn thủy động 19 1.3.2 Kết cấu ổ thủy động 21 1.4 Bôi trơn thủy tĩnh 23 1.4.1 Phương pháp bôi trơn thủy tĩnh 23 1.4.2 Kết cấu ổ thủy tĩnh 24 1.4.3 Nguyên lý cấp dầu cho cụm ổ thủy tĩnh 26 1.5 Kết Luận 26 Chương 2: CÁC THÔNG SỐ THỦY ĐỘNG CƠ BẢN CỦA CỤM Ổ TRỤC CHÍNH MÁY MÀI TRỊN NGỒI 28 2.1 Sơ lược máy mài trịn ngồi 28 2.2 Cụm trục máy mài trịn ngồi 32 2.2.1 Nhiệm vụ cụm trục 32 Vi Thị Nhung – CTM16B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 2| GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hùng 2.2.2 Các dạng cụm trục máy mài 32 2.2.2.1 Cụm trục máy mài sử dụng ổ lăn 32 2.2.2.3 Cụm ổ trục máy mài sử dụng ổ thủy tĩnh 37 2.3 Các thông số thủy động cụm ổ trục máy mài trịn ngồi 40 2.4 Kết Luận 51 Chương 3: XÁC ĐỊNH BỘ THÔNG SỐ THỦY TĨNH CƠ BẢN CHO MÁY MÀI TRỊN NGỒI 52 3.1 Các thông số ổ thủy tĩnh 52 3.2 Xây dựng thông số thủy tĩnh cho cụm ổ trục máy mài trịn ngồi 57 3.2.1 Tính tốn thơng số ban đầu 58 3.2.2 Áp suất ổ thủy tĩnh 59 3.2.3 Tính tốn lưu lượng tải trọng ổ thủy tĩnh 60 3.2.4 Công suất tiêu hao ổ thủy tĩnh 61 3.2.5 Độ cứng màng dầu ổ thủy tĩnh 61 3.2.6 Kiểm tra giới hạn cho phép thông số thủy tĩnh 61 3.3 Xây dựng chương trình mơ tính tốn thơng số thủy tĩnh 62 3.3.1 Giới thiệu phần mềm 62 3.3.2 Xây dựng chương trình tính tốn 65 3.4 Kết 73 KẾT LUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 Phụ lục 77 Vi Thị Nhung – CTM16B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3| GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hùng LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Vi Thị Nhung học viên cao học lớp 16BCTM.KT khóa 2016B Chuyên ngành: Chế tạo máy Đề tài: Nghiên cứu thông số thủy tĩnh phù hợp với cụm trục máy mài trịn ngồi Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hùng Tôi xin cam đoan nghiên cứu luận văn tác giả thực Vi Thị Nhung – CTM16B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4| GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hùng DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Độ nhớt động lực số loại dầu [5] 15 Bảng Một sô vật liệu bôi trơn thường dùng[3] 17 Bảng 3.Tính chất nhóm dầu khống bản[3] 18 Bảng Chiều dày màng dầu nhỏ theo U[8] 47 Bảng 2 Tổng hợp kết lực ma sát mưởng 51 Bảng Giá trị A B theo [8] 60 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Khảo sát lớp chất lỏng chảy gần tường chắn[1] 14 Hình 1.2 Phân loại vật liệu bơi trơn phương pháp sử dụng[1] 16 Hình 1.3 Bôi trơn thủy động hai bề mặt[1] 19 Hình 1.4 Nêm thủy động bề mặt làm việc không phẳng tạo nên: 20 Hình 1.5 Các trường hợp sử dụng phương pháp bôi trơn thủy động[1] 20 Hình a-Ổ thủy động nêm dầu; b-Ổ thủy động nhiều nêm dầu 22 Hình 1.7 Mặt cắt trục thủy lực tự cân máy mài 22 Hình 1.8 Các phương pháp cấp chất bôi trơn [1] 23 Hình 1.9 Ổ thủy tĩnh [1] 24 Hình 1.10 Khả tải ổ theo số lượng túi dầu [8] 25 Hình 1.11 Ảnh hưởng chiều sâu rãnh dầu góc  đến tổn hao cơng suất [1] 26 Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống bơi trơn ổ thủy tĩnh[1] 26 Hình 2.1 Các phận chung máy mài trịn ngồi [7]: 28 Hình 2.2 Tính làm việc máy mài trịn ngồi [18] 29 Hình 2.3 Sơ đồ chuyển động máy mài trịn ngồi [7] 31 Hình 2.4 Cụm trục máy mài dùng ổ lăn [17] 32 Hình 2.5 Cụm trục máy mài dùng ổ lăn [17] 33 Hình 2.6 Cụm trục máy mài 351 dùng ổ thủy động [21] 34 Hình 2.7 Cụm trục máy mài 3r71 [20] 35 Vi Thị Nhung – CTM16B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 5| GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hùng Hình 2.8 Cụm trục máy mài 3K12 36 Hình 2.9 Sáng chế ổ thủy tĩnh trục 3659911 năm 1972 38 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý làm việc cụm ổ thủy tĩnh [1] 39 Hình 2.11 Cụm ổ thủy tĩnh trục máy mài 3c [22] 39 Hình 2.12 Chiều dày màng dầu thay đổi theo tốc độ quay trục [8] 40 Hình 2.13 Hình dáng máy mài trịn ngồi 3K12 42 Hình 2.14 Sơ đồ mặt cắt ngang cụm ổ thủy động máy mài tròn ngồi 3K12 44 Hình 2.15 Sơ đồ mặt cắt dọc cụm ổ thủy động máy mài trịn ngồi 3K12 45 Hình 2.16 Các thơng số mưởng ổ thủy động [8] 47 Hình 2.17 Sự phụ thuộc thơng số đặc trưng ổ thủy động [8] 48 Hình 2.18 Góc lực F theo ε, φ1[8] 49 Hình 2.19 Sự phụ thuộc thông số đặc trưng ổ thủy động [8] 49 Hình 2.20 Lực ma sát với  = 0,7 1 = 1300[8] 50 Hình 3.1 Phân bố áp suất ổ thủy tĩnh 52 Hình 3.2 Phân bố áp suất theo chu vi chiều trục ổ 53 Hình 3.3 Sơ đồ xác định áp suất pi theo phương pháp số 55 Hình 3.4 57 Hình 3.5 Kích thước trục mái mài 3K12 58 Hình 3.6 Sơ đồ biểu thị kích thươc a,b,b1 buồng dầu ổ thủy tĩnh 59 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc A, B theo[8] 60 Hình 3.8 Thông số nhám bề mặt ngõng trục ổ [1] 62 Hình 3.9 Giao diện khởi động 66 Hình 3.10 Giao diện Blank Gui cho thiết kế chương trình 67 Hình 3.11 Các thuộc tính điều khiển phần tử 68 Hình 3.12 Giao diện chương trình mơ tính thơng số thủy tĩnh 69 Hình 3.13 Viết chương chình điều khiển 70 Hình 3.14 Mơ tính thơng số thủy tĩnh cho TH1 71 Hình 3.15.Mơ tính thơng số thủy tĩnh cho TH2 72 Vi Thị Nhung – CTM16B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 6| GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hùng Hình 3.16 Thơng số kích thước ổ theo tính tốn 73 Vi Thị Nhung – CTM16B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 7| GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hùng MỞ ĐẦU Từ năm cuối kỷ XX, kỹ thuật ma sát bôi trơn tiếp nhận thành tựu lĩnh vực tìm hiểu chế mịn, ma sát tương tác vật rắn, chế bôi trơn Trong thực tiễn xuất nhiều loại vật liệu có tính chống mài mịn ma sát cao, vật liệu bơi trơn tổng hợp có hiệu suất cao, xuất phương pháp thiết kế công nghệ đảm bảo tuổi thọ độ tin cậy cụm máy chi tiết máy sở mòn ma sát Vấn đề ma sát bôi trơn ướt quan tâm, chế độ ma sát ướt góp phần quan trọng nâng cao tuổi thọ độ tin cậy cho thiết bị khí Các cụm trục máy gia cơng khí ngày dần ứng dụng phương pháp bôi trơn ướt: Bôi trơn thủy động, bôi trơn thủy tĩnh Trong phương pháp bơi trơn thủy tĩnh ưu tiên sử dụng cho cụm trục máy gia cơng địi hỏi độ xác cao, với ưu điểm hệ số ma sát nhỏ (10-5 - 6.10-5 ) Chiều dày lớp dầu cho phép lớn, giảm chấn tốt; Không xảy ma sát nửa ướt ma sát giật cục bộ; Không sinh lực nâng bề mặt dịch chuyển tương nhau; Giảm nhẹ ảnh hưởng thiếu xác bề mặt ma sát; Tuổi thọ độ tin cậy hệ thống cao, thích hợp với tự động hóa Một dịng máy gia cơng tinh địi hỏi độ xác cao máy mài trịn ngồi Ở nước ta, dịng máy mài trịn ngồi Liên Xô sản suất năm 1980 sử dụng nhiều phân xưởng khí gia công truyền thống Với đặc điểm sử dụng phương pháp bơi trơn thủy động cho cụm trục Việc sử dụng phương pháp bôi trơn thủy động cho cụm trục máy đảm bảo yêu cầu độ xác kích thước hình học chi tiết gia cơng tinh Tuy nhiên với đặc điểm bôi trơn thủy động quỹ đạo tâm trục thay đổi phụ thuộc vào tốc độ tải trọng tác dụng, điều gây khó khăn cho việc ổn định nâng cao chất lượng chi tiết gia công tinh theo yêu cầu công nghiệp Mặt khác, theo thời gian sử dụng nên khả tải độ ổn định tâm trục, rung động trục máy mài trịn ngồi khơng trì chất Vi Thị Nhung – CTM16B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 8| GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hùng lượng ban đầu em chọn đề tài “ Nghiên cứu thông số thủy tĩnh phù hợp với cụm trục máy mài trịn ngồi” Đề tài thuộc phần đề tài nghiên cứu cấp B2017-BKA-47 PGS.TS Phạm Văn Hùng chủ nhiệm Mục đích nghiên cứu đề tài: Chọn thông số thủy tĩnh làm sở cho việc thay cụm ổ thủy động trục máy mài trịn ngồi cụm ổ thủy tĩnh nhằm nâng cao chất lượng gia công tiết kiệm chi phí cho việc đầu tư sở vật chất Đối tượng nghiên cứu: Cụm ổ trục dịng máy mài trịn ngồi Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết ổ trượt thủy động ổ trượt thủy tĩnh ứng dụng lý thuyết vào tính tốn thơng số cụ thể máy mài trịn ngồi Ý nghĩa khoa học: Kế thừa lý thuyết bôi trơn ướt, mang giá trị nghiên cứu khoa học vào cải tiến, nâng cao hiệu sử dụng máy móc thiết bị Ý nghĩa thực tiễn đề tài: Giải vấn đề kỹ thuật, chất lượng chi tiết gia công theo yêu cầu công nghiệp giải vấn đề kinh tế, đầu tư thiết bị Sau trình học tập, nghiên cứu nghiêm túc thân, học viên hoàn thành đề tài Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Phạm Văn Hùng Thầy, Cô mơn Máy Ma sát học tận tình hướng dẫn Vi Thị Nhung – CTM16B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 9| GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hùng Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BÔI TRƠN 1.1 Lịch sử phát triển bôi trơn 1.1.1 Kỹ thuật ma sát, bôi trơn trước kỷ 20 [2] Kiến thức ma sát, bôi trơn người biết đến sử dụng từ lâu đời Vào khoảng năm 3500 trước công nguyên lăn xe đẩy dùng chuyên trở vật nặng Trải qua nhiều thiên niên kỷ người ta cải tiến bổ sung để cơng cụ thơ sơ tiện dụng giảm nhẹ sức lao động cho người Trong đó, ổ trục kim loại xuất Trung Quốc lần đầu vào khoảng năm 900 bôi trơn dầu động vật thực vật Về mặt lý thuyết, phát minh thuộc Leonard de Vinci (1452-1519) hiệu ứng ma sát đưa khái niệm hệ số ma sát Những sơ đồ nguyên lý nhằm giảm hệ số ma sát ông mang tính thực tiễn ngày Cuộc cách mạng khoa học lần thứ (1500-1750) ghi nhận bước phát triển quan trọng ngành ma sát học khí, đáp ứng yêu cầu chế tạo trang thiết bị ngày phức tạp Tiêu biểu thời kỳ cơng trình Bernard de Berlidor (1697-1761) kỹ thuật dẫn hướng nâng, Euler (17071783) tính tốn hệ số góc ma sát, hiệu ứng độ nhấp nhô bề mặt Công nghiệp phát triển với tốc độ ngày cao đẩy nhanh tốc độ nghiên cứu ứng dụng ma sát bôi trơn Vấn đề đặt đầy đủ cơng trình Charles Agustin Coulomb (1736-1806): Ma sát học kể đến tính chất vật liệu hiệu ứng bôi trơn, mối liên quan tải trọng đặc tính tĩnh động cặp ma sát Từ ma sát học ngày nghiên cứu rộng sâu Có thể kể đến cơng trình G.A.Hirn (1815-1890), N.P.Petrov (1826-1920), B.Tower (18451904),…Trong lĩnh vực bôi trơn học giai đoạn này, bật cơng trình việc mơ hình hố dịng chảy chất lỏng đơn giản Stokes, hình thành phương trình tổng quát chuyển động chất lỏng L.H.Navier (1785-1836), luật chảy J.M.Poiseuille (1799-1869) Và đặc biệt phương trình tổng quát Vi Thị Nhung – CTM16B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 79 | GVHD: PGS.TS Phạm Văn Hùng guidata(hObject, handles); % UIWAIT makes caculator_tstt wait for user response (see UIRESUME) % uiwait(handles.figure1); % - Outputs from this function are returned to the command line function varargout = caculator_tstt_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) % varargout cell array for returning output args (see VARARGOUT); % hObject handle to figure % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Get default command line output from handles structure varargout{1} = handles.output; % - Executes on button press in calculator function calculator_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to calculator (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) a=get(handles.edit1,'string'); a=str2num(a); b=get(handles.edit3,'string'); b=str2num(b); c=get(handles.edit2,'string'); c=str2num(c); d=get(handles.edit4,'string'); d=str2num(d); e=get(handles.edit5,'string'); e=str2num(e); f=get(handles.edit6,'string'); f=str2num(f); Vi Thị Nhung – CTM16B Luận văn thạc sĩ kỹ thuật %thuc hien qua trinh tinh toan %van toc dai cua truc U=3.14*a*b/(60*1000); if(0