Chương 3: XÁC ĐỊNH BỘ THÔNG SỐ THỦY TĨNH CƠ BẢN CHO MÁY MÀI TRÒN NGOÀI
3.2. Xây dựng thông số thủy tĩnh cơ bản cho cụm ổ trục chính máy mài tròn ngoài
Như đã trình bày ở chương 2, đề tài tập trung nghiên cứu xác định bộ thông số thủy tĩnh của cụm trục chính máy mài 3K12 là máy mài tròn ngoài cỡ trung, một trong các điển hình cho dòng máy mài tròn ngoài, dựa trên các thông số cơ bản của cụm ổ thủy động có sẵn làm cơ sở để chế tạo cụm ổ thủy tĩnh cho trục chính.
Lựa chọn ổ thủy tĩnh để làm cơ sở tính toán các thông số thủy tĩnh cho máy mài 3K12 là loại ổ không có rãnh xẻ dọc, số túi dầu z = 4 hình 3.4 (phù hợp với trình độ gia công hiện nay) hình 3.3 các kích thước tương quan được lựa chọn tương ứng với cụm ổ thủy động của máy theo [1]:
D = 70 mm; B=L = 0,8D = 56mm; a = b = 0,25L = 14mm
Hình 3. 4. Hình dạng ổ thủy tĩnh 4 mưởng
Vi Thị Nhung – CTM16B
Chế độ bôi trơn theo phương pháp cấp dầu với áp suất không đổi.
Độ nhớt của dầu bụi trơn: à = 3,5 mpa.s 3.2.1. Tính toán các thông số ban đầu.
Chọn đường kính danh nghĩa của ổ:
Với độ cứng của trục nằm trong khoảng 25-50 kg/àm.
Độ cứng của vật liệu trục:
𝐽 = 48𝐸𝐼
𝑙3 (3.18)
Trong đó: E: Mô đun đàn hồi của vật liệu trục (E=2,15.105N/mm2);
I: Mô men quán tính của trục (I = 0,05D4);
L: Khoảng cách giữa hai ổ đỡ trục (l = 326mm).
Hình 3. 5. Kích thước trục chính mái mài trong ngoài 3K12
Như vậy đường kính trục nhỏ nhất tính theo độ cứng vật liệu trục là:
𝐷 = √𝑙3𝐽𝑡𝑟
2,4𝐸
4 = √3263.250000
2,4.2,15.105
4 = 64 (𝑚𝑚)
Do đó việc lựa chọn D = 70 mm là hoàn toàn hợp lý.
Độ hở tuyệt đối : Theo [1] ~ 10-3D = 0,070 với chế độ lắp ghép được chọn là 𝐺7
ℎ6 thì khe hở hướng kính s = 0,0345 mm.
Khe hở tương đối: =∆
𝑑=0,07
70 = 0,001 nhưng đối với ổ thủy tĩnh dùng cho máy mài (máy gia công tinh, yêu cầu độ chính xác cao) thì khe hở tương đối nhỏ hơn nhiều, lấy bằng 1/3 so với ổ thủy động => ~3.10-4 và theo đó khe hở hướng
48.2 56.1
48.2 56.1
198+0,2 209.0
535
ỉ 69 ỉ70C ỉ65-0,1
30°
ỉ52ỉ25
4.3 7.3
ỉ90ỉ69
ỉ70C
ỉ65-0,1
M24 ren trái 2°
1x45°
1,25
1,25
1,25 0,08 0,32
0,08
1x45°
1x45°
Vi Thị Nhung – CTM16B
kính s = 0,0345
3 = 0,0115 mm.
Chọn sơ bộ chiều dày màng dầu: h = 5àm để đảm bảo bụi trơn ướt hoàn toàn cho buồng dầu chính, khi đó độ lệch tâm tương đối ( hay ) được tính theo công thức [8]
𝜀𝑧𝑢𝑙 = 1 −ℎ0𝑧𝑢𝑙
𝑟 = 1 −
5. 10−3(𝑚𝑚)
3. 10−4. 35(𝑚𝑚)= 0,52 Độ lệch tâm giữa ngõng trục và ổ: = 2𝑒
∆ hay e = s.zul = 0,52. 11,5=5,98 àm 3.2.2. Áp suất trong ổ thủy tĩnh
Để lựa chọn các thông số hợp lý cho ổ thủy tĩnh thường sử dụng các bảng số liệu kỹ thuật và các toán đồ [8]
Áp suất thủy tĩnh trung bình của ổ trục chính khi chọn tỷ lệ chiều dày vách ổ là a = b = 0,25B (hình 3.6)
a) Hình dạng ổ thủy tĩnh b) Hình cắt 1 buồng dầu trong ổ thủy tĩnh Hình 3. 6. Sơ đồ biểu thị các kích thươc a, b, b1 trong 1 buồng dầu ở ổ thủy tĩnh Theo [8] ta có:
𝑝𝑡𝑏 = 𝐹𝐿 2. 𝑟. 𝑏1 Trong đó:
FL – Lực tác dụng vào ổ. FL= FTH = 6050(N).
b1 – Chiều dài buồng dầu: b1 = B – 2a = 56 – 2.14 = 28 (mm).
Bb1
a
b
Vi Thị Nhung – CTM16B
Áp suất cấp cho buồng dầu được xác định theo áp suất trung bình của ổ và độ lệch tâm tương đối theo [8]:
pz
ptb = 2.B(ε) A(ε)
Với các giá trị A, B cho trong bảng 3.1 và hình 3.8:
Bảng 3. 1. Giá trị của A và B theo [8]
A B
24,00 18,85
0,10 28,14 23,18
0,20 33,75 29,00
0,30 41,62 38,24
0,40 53,30 52,70
0,50 72,00 77,90
0,60 105,1 127,5
0,70 173,4 245,5
0,75 237,0 343,5
0,80 359,8 634,0
0,85 613,0 1258,0
0,90 1321,0 3350,0
... ... ...
0,95 5040,0 18380,0
0,96 7800,0 32050,0
0,99 121200,0 348200,0
1 ~
Hình 3. 7. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của A, B theo [8]
pz = 𝐹𝐿
2.𝑟.𝑏1. 2.B(ε)
A(ε)= 6050
70.28. 2.77,9
72 = 6,67 MPa = 6,67(N/mm2) 3.2.3. Tính toán lưu lượng và tải trọng trong ổ thủy tĩnh
Lưu lượng cần thiết của buồng dầu:
Trên cơ sở FTH cũng chính là lực thủy tĩnh F1 của buồng dầu chính => xác định được lưu lượng Q cần thiết của buồng dầu chịu tải chính theo công thức [8]:
𝐹𝑇𝐻 = 𝜇. 𝑄
2𝑟.3. 𝐴()
Với: FTH= 6050 N; =3.10-4; A = 72; D= 70 mm thay số vào ta được:
𝑄𝑧 =𝐹𝑇𝐻.2𝑟.3
𝜇.𝐴() =6050.2.0,035.(3.10−4)3
3,5.72 = 4,5.10-11(m3/s) Như vậy lưu lượng tổng cộng: Q = Qz.4 = 1,8.10-4(cm3/s) Kiểm tra tải trọng của ổ:
Vi Thị Nhung – CTM16B
Khả năng tải của ổ được xác định theo công thức [1]:
𝑃 = 0,75. 𝜀. 𝐷2𝑝𝑠 = 1,5𝑒
∆𝐷2𝑝𝑠
Với ps = 6,67 MPa =6,67 N/mm2; FTH=6050N; e = 5,98 àm; = 2s Thay số vào ta được: 𝑃 = 1,55,98.10−3
2.0,0115 702. 6,67= 12857(N)> FTH
Như vậy khả năng tải của ổ cụm ổ thủy tĩnh là lớn hơn so với cụm ổ thủy động trên máy mài 3K12 nếu được thay thế.
3.2.4. Công suất tiêu hao trong ổ thủy tĩnh Công suất tiêu hao do bơm cấp:
𝑁𝑝 =0,365.6,672(𝑁/𝑚𝑚2).0,0233(𝑚𝑚)
3,5 (𝑚𝑝𝑎.𝑠) = 5,6. 10−5(kW) Công suất tiêu hao do ma sát:
𝑁𝑐 =0,072.10−163,5 (𝑚𝑝𝑎.𝑠).30002(𝑣𝑔/𝑝ℎ).0,074(𝑚𝑚)
0,023(𝑚𝑚) = 2,4. 10−13(kW)
Tổng công suất tiêu hao trong ổ thủy tĩnh: Nt = Np + Nc =0,000056 (kW) 3.2.5. Độ cứng của màng dầu trong ổ thủy tĩnh
𝐽 = 1,5𝐷2𝑝𝑠2
∆ = 1,5702.0,6672
2.0,0115 =142572 kgf/mm ~ 142,6 kgf/àm 3.2.6. Kiểm tra các giới hạn cho phép của các thông số thủy tĩnh Giới hạn của áp suất bơm cấp theo độ cứng vững màng dầu theo [1]:
𝑝𝑠
∆ ≥50.104
1,5.𝐷2 ↔ 𝑝𝑠.𝑔ℎ ≥∆.50.104
1,5.𝐷2 =50.104.0,07
1,5.702 = 4,76 (N/mm2)
Áp suất tính toán Ps= 0,656 (kgf/mm2) đảm bảo lớn hơn áp suất giới hạn Giá trị độ nhớt của dầu bôi trơn theo yêu cầu giảm thiểu tiêu hao công suất [1]:
𝜇 = 2,25. 108. (∆
𝐷)2.𝑝𝑠
𝑛 = 225𝑝𝑠
𝑛 = 225.0,476
3000 =0,0357 pa.s
Độ nhớt lựa chọn ban đầu à = 3,5 mpa.s thỏa món yờu cầu giảm thiểu tiờu hao công suất.
Trị số nhám bề mặt ngõng trục và lót ổ: Căn cứ vào các trị số độ hở danh nghĩa , khe hở nhỏ nhất, tra bảng tiêu chuẩn dung sai xác định thông số lắp
Vi Thị Nhung – CTM16B
ghép trục và ổ là (Hình 3.6): Rz1 + Rz2 + b≤ ∆𝑚𝑖𝑛
3 =23
3 = 7,7 𝜇𝑚 (3.19)
Hình 3. 8. Thông số nhám bề mặt ngõng trục 1 và ổ 2 [1]
Trong đó:
Rz1, Rz2 - Thụng số nhỏm bề mặt ngừng trục 1 và ổ 2, àm;
b - Lượng bổ sung để màng dầu khụng bị đỏnh thủng: b =2-3 àm.
Chọn lượng dầu bổ sung b = 3 àm, cựng với độ lệch tõm e, sơ bộ cú thể xỏc định độ nhỏm của trục và bạc như sau: Rz1≤12 àm, Rz2≤ 12 àm