Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BÔI TRƠN
1.3. Bôi trơn thủy động
1.3.1. Phương pháp bôi trơn thủy động
Phương pháp bôi trơn này có hiệu quả tốt khi lực tác dụng đủ lớn để tạo ra khe hở hình chêm. Hình 1.3 minh họa trường hợp bôi trơn thủy động: Khi có hai tấm phẳng A và B ngâm trong dầu và chịu một lực P. Tấm A chuyển động với vận tốc U. Nếu U nhỏ, hai tấm vẫn tiếp xúc với nhau - chế độ ma sát giữa chúng là nửa ướt. Khi vận tốc U tăng lên đủ lớn tấm A sẽ được nâng lên trong dầu tạo nên khe hở hình chêm. Các lớp dầu sẽ liên tục chuyển động cùng với tấm A và dồn vào khe hẹp, bị nén lại, do đó tạo nên áp suất đủ cân bằng với tải trọng P. Khi đó chuyển động được thực hiện trong chế độ ma sát ướt và áp suất p được hình thành trong khe hở hình chêm thay đổi theo phương trình Raynol.
Hình 1. 3. Bôi trơn thủy động giữa hai bề mặt [1]
Nếu độ nhấp nhô tự nhiên giữa các khu vực tiếp xúc tạo ra những chỗ nhấp nhô theo chiều cao và hướng chuyển động tương đối và lượng dầu đủ lớn thì sự thu hẹp sẽ đóng vai trò những nêm vi mô thủy động, có tác dụng tạo lực nâng ngay cả khi vận tốc U khá nhỏ (hình 1.4). Tuy nhiên trong trường hợp này lực nâng thường không đủ tiếp nhận toàn bộ tải trọng P nên giữa hai bề mặt chỉ tồn tại ma sát nửa ướt.
Vi Thị Nhung – CTM16B
Hình 1. 4. Nêm thủy động do bề mặt làm việc không phẳng tạo nên hmin- Khe hở nhỏ nhất; a- Chiều dài nêm dầu [1]
Như vậy điều kiện để hình thành chế độ ma sát ướt bằng phương pháp bôi trơn thủy động là:
+ Giữa hai bề mặt phải tạo được khe hở hình chêm;
+ Dầu có độ nhớt nhất định và liên tục chảy vào khe hở đó;
+ Vận tốc tương đối giữa hai bề mặt phải có phương chiều thích hợp và trị số đủ lớn.
Hình 1. 5. Các trường hợp sử dụng phương pháp bôi trơn thủy động [1]
Phương pháp bôi trơn thủy động có những ưu - nhược điểm sau:
Ưu điểm:
Vi Thị Nhung – CTM16B
+ Không cần bộ phận cung cấp dầu riêng;
+ Không đòi hỏi độ chính xác chế tạo quá cao;
+ Giá thành thấp.
Nhược điểm
+ Không hoàn toàn đảm bảo được chế độ bôi trơn ướt (khi u = 0, giai đoạn khởi động và dừng máy) nên hệ số ma sát lớn.
Bôi trơn thủy động thường được sử dụng đối với ổ trượt đỡ vì nó luôn có khe hở hình chêm tự nhiên (hình 1.5a). Đối với ổ trượt chặn, mặt mút của ngõng trục tỳ vào đệm lót của ổ, mặt tựa của đệm thường có hình vành khăn (hình 1.5b)
Khi ổ quay một chiều, khe hở hình chêm được tạo ra bằng các mặt nghiêng vát theo một hướng (hình 1.5c) còn khi ổ quay hai chiều có thể dùng kết cấu đệm lắc tự lựa vị trí (hình 1.5d).
1.3.2. Kết cấu ổ thủy động
Về kết cấu, có hai dạng ổ thủy động: Ổ thủy động một nêm dầu và ổ nhiều nêm dầu.
Hình 1. 6. a-Ổ thủy động một nêm dầu; b-Ổ thủy động nhiều nêm dầu
Ổ thủy động một nêm dầu ít dùng cho trục chính máy gia công vì không đảm bảo đủ độ cứng vững, thay vào đó người ta sử dụng ổ thủy động nhiều nêm dầu, tải
Vi Thị Nhung – CTM16B
trọng được phân bố đồng đều theo vòng tròn mặt nghiêng nêm (hình 1.6, b), tạo ra hình dạng không trong của lỗ, biên dạng không đều ban đầu của miếng đệm hoặc khi sử dụng ổ với nhiều con trượt trong miếng đệm.
Ổ nhiều nêm với con trượt tự định vị tính toán được sự thay đổi góc không gian nêm phụ thuộc vào đại lượng tải trọng có ích, tối ưu điều kiện làm việc của ổ bi. Tự định vị con trượt thực hiện nhờ sự quay trong ổ đỡ cầu giống như ổ bi thủy động.
Vật liệu chế tạo ổ thủy động lực phải đảm bảo độ chống mòn cao. Con trượt trong ổ nhiều nêm thường được làm bằng bimetal. Đối với thép sử dụng phương pháp ly tâm cùng hồ quang điện lớp đồng (Epoo 10-0,5, EpOC 10-10), để đảm bảo sự bền chặt và đồng nhất cấu trúc.
Hình 1. 7. Mặt cắt của một trục thủy lực tự cân bằng trên một máy mài hình trụ bên ngoài máy [19]
Thông số cấu tạo ổ thủy động lực được lựa chọn từ đường kính D cổ trục chính tính toán sơ bộ độ cứng. Chiều rộng ổ bi L và chiều dài cung ôm B.
{
𝐿 =3𝐷 4 𝐵 = 𝐷 2
(1.5)
Trong đó D là đường kính trục chính
Để bôi trơn ổ thủy động trên trục chính của máy gia công chính xác thường sử dụng dầu bôi trơn có độ nhớt động lực từ 4-5 cSt.
Vi Thị Nhung – CTM16B