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 3K12250

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 - 2021


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 cơ khí
Mã số: 9520103

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. PHẠM VĂN HÙNG
2. PGS.TS. BÙI TUẤN ANH

Hà Nội - 2021


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả trong luận án là trung thực và chưa từng được tác giả nào công b ố.
Hà Nội, ngày tháng 02 năm 2021
TM. TẬP THỂ HƯỚNG DẪN

NGƯỜI CAM ĐOAN

PGS.TS. Phạm Văn Hùng

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 h ọc, Viện Cơ khí, Bộ mơn Máy và Ma sát học đã tạo điều kiện
thuận lợi, động viên, khích lệ tác giả trong q trình học tập, nghiên cứu thực hiện đề
tài nghiên cứu này
Nghiên cứu sinh cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Phạm Văn
Hùng và PGS.TS. Bùi Tu ấn Anh đã tận tình hướng dẫn và đóng góp ý kiến q báu
trong quá trình nghiên cứu sinh thực hiện luận án
Trong quá trình thực hiện luận án, nghiên cứu sinh đã nhận được sự định
hướng, giúp đỡ, dìu dắ t, cũng như các ý kiến ch ỉ bảo, đóng góp quý báu của các nhà
khoa học, các thầy cô giáo, đồng nghiệp và gia đình
Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới những người thân

trong gia đình ln ln sát cánh và là hậu phương vững chắc, ủng hộ nghiên cứu
sinh trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu thực hiện luận án này.
Hà Nội ngày tháng 2 năm 2021
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 .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CỤM TRỤC CHÍNH MÁY CƠNG CỤ .......... 5
1.1 Cụm trục chính máy cơng cụ .................................................................... 5
Cụm trục chính sử dụ ng ổ lăn ........................................................ 6
Cụm trục chính sử dụ ng ổ đỡ bơi trơn thủy động ........................ 11
Cụm trục chính sử dụ ng ổ bơi trơn thủy tĩnh ............................... 16
1.2 Tình hình nghiên cứu về ổ trục chính bơi trơn thủy tĩnh ........................ 22
Tình hình nghiên cứu ngồi nước ................................................ 22
Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................. 30
Kết luận chương 1 ............................................................................................ 31
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT BƠI TRƠN THỦY TĨNH TRỤC CHÍNH
MÁY CƠNG CỤ ..................................................................................................... 33
2.1 Dầu mỡ bôi trơn ...................................................................................... 33

Các loại dầu mỡ bôi trơn cơ bản .................................................. 33
Độ nhớt động lực và độ nhớt động học c ủa chất bôi trơn ............ 34
Quan hệ giữa độ nhớt với nhiệt độ và áp suất dầu [24] ............... 36
2.2 Một số phương trình cơ bản của bơi trơn thủy tĩnh ................................ 40
Phương trình dòng chảy liên tục Navier-Stokes .......................... 41
III


Phương trình Reynolds................................................................. 42
2.3 Cơ cấu điều khiển chiều dày màng dầu ổ thủy tĩnh ................................ 43
Khái niệm về cơ cấu điều khiển chiều dày màng dầu .................. 43
Điều khiển chiều dày màng dầu bằng ống mao dẫn .................... 44
Điều khiển chiều dày màng dầu bằng van tiết lưu ....................... 45
Điều khiển chiều dày màng dầu bằng cơ cấu miệng phun........... 46
2.4 Các thông số đặc trưng của ổ đỡ thủy tĩnh.............................................. 47
Số buồng dầu và kích thước buồng dầu ....................................... 47
Đường kính và khe h ở của ổ thủy tĩnh ......................................... 49
Áp suất buồng dầu ........................................................................ 49
Lưu lượng dầu củ a ổ thủy tĩnh ..................................................... 53
Khả năng tải của ổ thủy tĩnh ........................................................ 54
Độ cứng vững của ổ thủy tĩnh ...................................................... 55
Công suất tiêu hao trong ổ thủy tĩnh ............................................ 56
Giới hạn dưới của áp suất bơm theo độ cứng vững màng dầ u .... 57
Độ nhớt của dầu ........................................................................... 57
Độ nhám b ề mặt ngõng trục và bạc c ủa ổ .................................... 58
Kết luận chương 2: ........................................................................................... 58
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT BỊ THỰC NGHI ỆM
.................................................................................................................................. 59
3.1 Mục đích nghiên cứu th ực nghiệm.......................................................... 59
3.2 Phương pháp nghiên cứu và thiết bị thực nghiệm .................................. 59

Phương pháp nghiên cứu .............................................................. 59
Thiết bị thực nghiệm .................................................................... 59
Yêu cầu của cụm ổ tr ục chính thủy tĩnh máy mài 3K12. ............. 59
IV


Nghiên c ứu xác định các thông s ố của cụm trục chính th ủy động
phục vụ tính tốn thiế t kế cụm ổ thủy tĩnh. .................................. 60
Các gi ải pháp và kết quả tính tốn cụm ổ trục chính th ủy tĩnh máy
mài trịn ngồi 3K12 trên cơ sở độ cứng vững tương đương. ...... 65
Hệ thống cấp dầu cho cụm ổ trục chính th ủy tĩnh ....................... 72
3.3 Xây dựng thiết bị thực nghiệm khảo sát độ cứng vững c ụm ổ trục chính
bơi trơn thủy tĩnh máy mài trịn ngồi 3K12 .......................................... 76
Phương pháp thực nghiệm xác định độ cứng v ững c ụm ổ trục chính
bơi trơn thủy tĩnh máy mài trịn ngồi 3K12 ............................... 76
Xây d ựng thiết bị thực nghiệm khảo sát độ cứng vững c ụm ổ trục
chính bơi trơn thủy tĩnh máy mài trịn ngồi 3K12 ...................... 78
Kết luận chương 3 ............................................................................................ 80
CHƯƠNG 4. THỰ C NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CÁC THƠNG SỐ
BƠI TRƠN ĐẾN ĐỘ CỨNG VỮNG CỤM TRỤC CHÍNH THỦY TĨNH ...... 81
4.1 Quy hoạch và 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 giữa độ nhớt, áp suất dầu
bôi trơn và tải trọng hướng kính tới độ cứng vững tổng cộng của c ụm ổ
trục chính bơi trơn thủ y tĩnh.................................................................... 86
4.3 Ảnh hưởng của áp suất và tải trọng đặt lên ổ t ới độ cứng vững cụm ổ trục
chính 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 của áp suất và độ nhớt dầu bôi trơn tới độ cứng vững cụm ổ
trục chính thủy tĩnh. ................................................................................ 98
V


Tải trọng đặt lên trụ c 500N .......................................................... 98
Tải trọng đặt lên trụ c 1000N ...................................................... 101
Tải trọng đặt lên trụ c 1500N ...................................................... 103
4.5 Ảnh hưởng của độ nhớt và tả i trọng hướng kính tới độ cứng vững cụm ổ
trục chính thủy tĩnh. .............................................................................. 106
Áp suất dầu bơm 3 MPa ............................................................. 106
Áp suất dầu bơm 4 MPa ............................................................. 108
Áp suất dầu bơm 5 MPa ............................................................. 109
Kết luận chương 4 .......................................................................................... 110
KẾT LUẬN VÀ KI ẾN NGHỊ .............................................................................. 112
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 113
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ............. 117
PHỤ LỤC .............................................................................................................. 119
PHỤ LỤC 1: THI ẾT KẾ TRỤC VÀ BẠC Ổ THỦY TĨNH ......................... 119
PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ................................................... 122

VI


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Ý nghĩa

Đơn vị đo

Độ nhớt động lực của dầu bôi trơn

mPa.s

Độ nhớt động họ c của dầu bôi trơn

cs

h0R

Chiều dầy màng dầ u

μm

h0

Khe hở giới hạn

μm

n

Số buồng dầu

s

Khe hở hướng kính

μm

e

Độ lệch tâm

μm

ε

Độ lệch tâm tương đố i

D

Đường kính danh nghĩa của ổ

mm

t

Chiều sâu của buồng dầu

mm

a

Chiều rộng mép ổ theo phương dọc trục

mm

b

Chiều rộng mép ổ theo phương chu vi

mm

B

Chiều dài buồng d ầu

mm

θ

Góc chắn cung buồ ng dầu

L

Chiều dài ổ

Jổ

Độ cứng vững màng dầu

N/μm

J tr

Độ cứng vững trục

N/μm

J

Độ cứng vững tổng cộng

N/μm

ps

Kh h h ớ kí h
Áp suất bơm dầu

MPa

pr

Áp suất buồng dầu

β

Tỷ số giữa áp lực buồng dầu với áp lực bơm

Q

Lưu lượng bơm

lít/ phút

E

Mơ đun đàn hồi vậ t liệu

N/mm2

o

mm

ổ

MPa

VII


K

Hệ số phụ thuộc vật liệu theo định luật Hall-Petch

I

Mô men quán tính chính của ổ

mm4

l

Khoảng cách giữa 2 ổ

mm

F

Lực (thủy tĩnh, thủy động)

N

Công suất tiêu hao

kW

P

Khả năng tải của ổ

N

Rz

Độ nhám bề mặt

μm

Khe hở bổ sung màng dầu không bị đánh thủng

μm

b

n

Tốc độ quay của bơm (động cơ)

N

vòng/phút

Hệ số hình dạng ổ
Z

Hệ số phụ thuộc vào dạng điều khiển lưu lượng dầ u

dc

đường kính ống mao dẫn

mm

lc

chiều dài ống mao d ẫn

mm

q out

Lưu lượng dầu ra kh ỏi ống mao dẫn

lít/ phút

Q

Lưu lượng dầu ch ảy qua miệng phun

lít/ phút

Khối lượng riêng của dầu
do

đường kính miệng phun

Cd

Hệ số kể đến hình dạng miệng phun

p1, p 2 ,
p4, p 3
Np
NC1
NC2

kg/m3
mm

Áp suất trong các buồng dầu;

MPa

Công suất tiêu hao do bơm cấp

kW

Công suất tiêu hao do ma sát của dầu tại vùng tiếp
giáp cầu nối giữa các buồng dầu theo chiề u trục
Công suất tiêu hao do ma sát của dầu tại vùng tiếp
giáp mép ổ

kW
kW

NC3

Công suất tiêu hao do ma sát trong buồng dầu

kW

NC

Công suất tiêu hao do ma sát trong ổ

kW
VIII


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Kết cấu đặc trưng của ổ lăn [3] ................................................................... 7
Hình 1.2 Một số loại ổ lăn thông d ụng trong chế tạo máy [3] ................................... 7
Hình 1.3 Cấu trúc c ụm ổ trục chính máy phay sử dụng ổ bi đỡ [4] ........................... 9
Hình 1.4 Cụm trục chính máy phay sử dụng ổ bi được phát triển bởi GMN[5] ........ 9

Hình 1.5 Mơ hình truyền nhiệt trên ổ lăn đỡ tr ục chính máy phay cao t ốc [6] ........ 10
Hình 1.6 Phương án bố trí ổ lăn cho trục chính máy phay CNC cao t ốc được phát
triển bởi SKF [20] ..................................................................................................... 10
Hình 1.7 Kết cấu ổ trục chính máy mài sử dụ ng ổ lăn được làm mát bằng nước .... 11
Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý làm việc và phân b ố áp suất dầu của ổ thủy động .......... 12
Hình 1.9 Ổ đỡ thủy độ ng tự lựa 3 mảnh [22] ........................................................... 13
Hình 1.10 Sơ đồ cấu tạ o cụm ổ trục chính cao tốc bơi trơn thủy động b ằng nước .. 15
Hình 1.11 Kết cấu tr ục chính ổ thủy động máy mài [1] ........................................... 15
Hình 1.12 Kết cấu c ủa ổ thủy động cụm trục chính máy mài [24] .......................... 16
Hình 1.13 Cụm trục chính máy mài 3K12 sử dụng ổ thủy động 3 mảnh tự lựa [25]
.................................................................................................................................. 17
Hình 1.14 Cụm chính dùng ổ thủy tĩnh của máy mài ren ........................................ 18
Hình 1.15 Kết cấu c ủa cụm ổ thủy tĩnh máy mài ..................................................... 18
Hình 1.16 Kết cấu ổ thủy tĩnh [26] ........................................................................... 19
Hình 1.17 Kết cấu ổ thủy tĩnh hướng kính [27] ....................................................... 19
Hình 1.18 Kết cấu và phân bố áp suất trong ổ chặn thủy tĩnh [28] .......................... 20
Hình 1.19 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo cụm ổ côn đỡ - chặn thủy tĩnh [29].................. 20
Hình 1.20 Sơ đồ nguyên lý làm việc của cụm ổ trục chính thủy tĩnh ...................... 21
Hình 1.21 Kết cấu c ụm ổ thủy tĩnh máy công cụ [31] ............................................. 22
Hình 1.22 Kết cấu c ụm ổ trục chính thủy tĩnh tích hợp động cơ khơng chổi than [32]
IX


.................................................................................................................................. 23
Hình 1.23 Máy mài trục khuỷu CNC Landis LT1 và cụm ổ trục chính bơi trơn thủy
tĩnh [34] .................................................................................................................... 24
Hình 1.24 Ổ đỡ-chặn thủy tĩnh sử d ụng trên máy tiện V-25 [38] ............................ 25
Hình 1.25 Sơ đồ thực nghiệm đo độ cứng vững cụm trục chính [43] ...................... 26
Hình 1.26. Kết cấu cụ m ổ trục chính thủy tĩnh dẫn động bằng nước c ủa máy cơng cụ
có độ chính xác siêu cao [41] ................................................................................... 27

Hình 1.27. Một số kết cấu ổ thủy tĩnh được các nhóm nghiên cứu đề xuất ............. 29
Hình 2.1 Sơ đồ phân lo ại vật liệu bôi trơn và k  thuật bôi trơn [24] ....................... 33
Hình 2.2 Phân bố vận t ốc của dịng chảy tầ ng của dầu bơi trơn [24]....................... 34
Hình 2.3 Sự thay đổi của độ nhớt dầu bơi trơn khi tăng nhiệt độ[24] ...................... 37
Hình 2.4 Đồ thị xác định chỉ số nhớt VI của d ầu bôi trơn ....................................... 38
Hình 2.5 Cân bằng c ủa phần tử chất lỏng theo phương X [63] ................................ 41
Hình 2.6 Ổ chặn thủy tĩnh có chiều dày vơ h ạn [64]................................................ 43
Hình 2.7 Ảnh hưởng c ủa cơ cấu điều khiển lưu lượng tới áp suất buồng dầu [65] . 44
Hình 2.8 Thơng số hình học ống mao dẫn [66] ........................................................ 45
Hình 2.9 Hệ thống điề u khiển màng dầu bằng lưu lượng cấp khơng đổi [65] ......... 45
Hình 2.10 Van Royle điều khiển màng dầu trong ổ thủy tĩnh [66] .......................... 46
Hình 2.11 Cơ cấu điều khiển màng dầu ổ thủy tĩnh bằng mi ệng phun [66] ............ 46
Hình 2.12 Khả năng tải của ổ thủy tĩnh phụ thuộc vào số buồng dầu [24] .............. 47
Hình 2.13 Dịng chả y của dầu trong buồng d ầu [67] ............................................... 48
Hình 2.14 Thơng số hình h ọc đặc trưng của ổ (a) và sự phụ thuộc của tổn thất công
suất vào các thơng số hình học đặc trưng của ổ (b)[24]. .......................................... 48
Hình 2.15 Ổ thủy tĩnh 4 buồng dầu .......................................................................... 50
Hình 2.16 Phân bố áp suất trong ổ đỡ thủy tĩnh 4 buồng dầu .................................. 50
X


Hình 2.17 Sự phụ thu ộc của ps/ptb vào ε................................................................... 52
Hình 3.1 Sự ph ụ thuộ c các thơng số đặc trưng của ổ thủy động

0
= 130
,

zul

=

0,7...1.[22]................................................................................................................. 62
Hình 3.2 Các thơng số hình học cơ bản của một mảnh bạc trong ổ th ủy động [22] 62
Hình 3.3 Xác định φF theo Ɛ và φ1 [22] .................................................................... 63
Hình 3.4 Xác đinh lực ma sát theo Ɛ và b/d [22] ...................................................... 63
Hình 3.5 Xác định φF theo Ɛ và φ1 [22] .................................................................... 63
Hình 3.6 Hai kiểu ổ thủy tĩnh theo cấu hình bu ồng dầu ........................................... 66
Hình 3.7 Sơ đồ chịu tải của ổ thủy tĩnh 4 buồng dầu ............................................... 66
Hình 3.8 Bạc đồng của cụm ổ thủy tĩnh sau khi gia cơng ........................................ 71
Hình 3.9 Kết cấu cụ m ổ trục chính thủy tĩnh máy mài trịn ngồi 3K12 ................. 72
Hình 3.10 Sơ đồ ngun lý hệ thống bơi trơn trong ổ thủy tĩnh cho trục chính [24]72
Hình 3.11 Kết cấu bính tích áp có vách ngăn [79] ................................................... 75
Hình 3.12 Bình tích áp piston sử dụng trong nguồn dầu của hệ thống bơi trơn thủy
tĩnh [80] .................................................................................................................... 75
Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý xác định độ cứng vững của cụm trục chính máy mài trịn
ngồi ......................................................................................................................... 77
Hình 3.14 Hệ thống thi ết bị khảo sát độ cứng vững ................................................. 79
Hình 4.1 Sơ đồ 8 điểm xác định chuyển vị tâm trục trên chu vi trục th ủy tĩnh ....... 85
Hình 4.2 Chuyển vị trung bình tâm trục khi d ầu bơi trơn có độ nhớt 1,67 mPa.s ... 90
Hình 4.3 Mối liên hệ giữa độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ với áp suất dầu bôi
trơn và tải trọng đặt lên trục khi dùng dầu có độ nhớt 1,67 mPa.s ........................... 90
Hình 4.4 Chuyển vị trung bình của tâm trục khi dầu bơi trơn có độ nhớt 5,19 mPa.s
.................................................................................................................................. 93
Hình 4.5 Mối liên hệ giữa độ cứng vững tổng cộng c ủa cụm ổ với áp suất dầu bôi
trơn và tải trọng đặt lên trục khi dùng dầu có độ nhớt 5,19 mPa.s ........................... 94
XI


Hình 4.6 Chuyển vị trung bình của tâm trục khi dầu bơi trơn có độ nhớt 8,72 mPa.s

.................................................................................................................................. 96
Hình 4.7 Mối liên hệ giữa độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ với áp suất dầu bôi
trơn và tải trọng đặt lên trục khi dầu có độ nh ớt 8,72 mPa.s .................................... 97
Hình 4.8 Mối liên hệ giữa độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ với độ nhớt và áp suất
dầu bôi trơn khi tải trọng đặt lên trục 500N ........................................................... 100
Hình 4.9 Mối quan hệ giữa độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ với độ nhớt và áp su ất
dầu bôi trơn khi tải trọng đặt lên trục 1000N ......................................................... 103
Hình 4.10 Mố i liên h ệ giữa độ cứng vững tổng cộng của c ụm ổ thủy tĩnh với áp suất
và độ nhớt dầu bôi trơn khi trục chịu tải 1500 N ................................................... 105
Hình 4.11 Mối liên hệ giữa độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ với độ nhớt và tải
trọng hướng kính khi áp suất dầu bơm 3 MPa ....................................................... 107
Hình 4.12 Mối liên hệ giữa độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ với độ nhớt và tải
trọng hướng kính khi áp suất dầu bơm 4 MPa ....................................................... 108
Hình 4.13 Mối liên hệ giữa độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ với độ nhớt và tải
trọng hướng kính khi áp suất dầu bơm 5 MPa ....................................................... 110
Hình PL1.1. Thiết k ế chi tiết trục của cụm ổ bôi trơn thủy tĩnh trục chính máy mài
trịn ngồi 3K12 ...................................................................................................... 119
Hình PL1.2. Thiế t kế chi tiết bạc bên trái (bạc phía lắp đá mài) của c ụm ổ trục chính
thủy tĩnh máy mài trịn ngồi 3K12 ........................................................................ 120
Hình PL1.3 Thiết kế bạ c phải (bạc phía lắp puly) của cụm ổ trục chính thủy tĩnh 121

XII


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Chuyển đổi đơn vị đo căn cứ theo cS [24] ................................................ 36
Bảng 2.2 Phương trình quan hệ độ nhớt – nhiệt độ [62] .......................................... 36
Bảng 2.3 Độ nhớt động l ực học và hệ số

của một số dầu bôi trơn thông dụng [62]

.................................................................................................................................. 39
Bảng 2.4 Giá trị của hàm số A và B theo ε [22] ....................................................... 54
Bảng 3.1 Chiều dầy màng dầu tối thiểu theo U [22] ................................................ 61
Bảng 4.1 Ma trận th ực nghiệm ................................................................................. 84
Bảng 4.2 Tổng hợp k ết quả thực nghiệm theo quy hoạch 2k+1 ............................... 87
Bảng 4.3 Trung bình chuyển vị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
khi độ nhớt 1,67 mPa.s và áp suất 3 MPa................................................................. 88
Bảng 4.4 Trung bình chuyển vị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
khi độ nhớt của dầu 1,67 mPa.s và áp suất 4 MPa ................................................... 89
Bảng 4.5 Trung bình chuyển vị tâm trục của cụm ổ trục và độ cứng vững tổng cộng
của cụm ổ khi độ nhớt 1,67 mPa.s và áp suất 5 MPa ............................................... 89
Bảng 4.6 Chuyển vị của tâm trục và độ cứng v ững tổng cộng của cụm ổ theo tải trọng
và áp suất dầu khi độ nhớt 1,67 mPa.s ..................................................................... 90
Bảng 4.7 Trung bình chuyển vị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
khi độ nhớt 5,19 mPa.s và áp suất 3 MPa................................................................. 92
Bảng 4.8 Trung bình chuyển vị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
khi độ nhớt 5,19 mPa.s và áp suất 4 MPa................................................................. 92
Bảng 4.9 Trung bình chuyển vị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
khi độ nhớt 5,19 mPa.s và áp suất 5 MPa................................................................. 92
Bảng 4.10 Chuyể n vị của tâm trục và độ c ứng vững tổng cộng của cụm ổ theo tải
trọng và áp suất dầu khi độ nhớt 5,19 mPa.s ............................................................ 93
Bảng 4.11 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
khi độ nhớt 8,72 mPa.s và áp suất 3 MPa................................................................. 95
XIII


Bảng 4.12 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
khi độ nhớt 8,72 mPa.s và áp suất 4 MPa................................................................. 95
Bảng 4.13 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ

khi độ nhớt 8,72 mPa.s và áp suất 5 MPa................................................................. 95
Bảng 4.14 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
theo tải trọng và áp suất dầu khi độ nhớt 8,72 mPa.s ............................................... 96
Bảng 4.15 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
tương ứng với tải trọng 500N và áp suất dầ u 3 MPa................................................ 98
Bảng 4.16 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
tương ứng với tải trọng 500N và áp suất dầ u 4 MPa................................................ 99
Bảng 4.17 Trung bình chuyển vị của trục và độ cứng vững tổng cộng c ủa cụm ổ khi
tải trọng tác dụng 500N và áp suất dầu 5 MPa ......................................................... 99
Bảng 4.18 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
theo áp suất và độ nh ớt dầu bôi trơn khi tải tr ọng hướng kính 500N ....................... 99
Bảng 4.19 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
theo độ nhớt khi tải trọng hướng kính 1000N, áp suất dầu 3MPa ......................... 101
Bảng 4.20 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
theo độ nhớt khi tả i trọng hướng kính 1000N, áp suất dầu 4 MPa ........................ 101
Bảng 4.21 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của ổ theo
độ nhớt khi tải trọng hướng kính 1000N, áp suất dầu 5 MPa ................................ 101
Bảng 4.22 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
theo áp suất và độ nhớt dầu bôi trơn khi tải trọng đặt lên trục 1000N ................... 102
Bảng 4.23 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
theo độ nhớt khi tải trọng 1500N, áp suất dầu 3 MPa ............................................ 103
Bảng 4.24 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
theo độ nhớt khi tải trọng 1500N, áp suất dầu 4 MPa ............................................ 104
Bảng 4.25 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
theo độ nhớt khi tải trọng 1500N, áp suất dầu 5 MPa ............................................ 104
XIV


Bảng 4.26 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
theo áp suất và độ nhớt dầu bôi trơn khi tải trọng đặt lên trục 1500N ................... 104

Bảng 4.27 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
theo độ nhớt và tải tr ọng hướng kính khi áp suất dầu bơm 3 MPa ........................ 107
Bảng 4.28 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
theo độ nhớt và tải tr ọng hướng kính khi áp suất dầu bơm 4 MPa ........................ 108
Bảng 4.29 Trung bình chuyển v ị của tâm trục và độ cứng vững tổng cộng của cụm ổ
theo độ nhớt và tải tr ọng hướng kính khi áp suất dầu bơm 5 MPa ........................ 109
Bảng PL2.1 Chuyển vị của tâm trục chính khi tải trọng thay đổi và độ nhớt dầu bôi
trơn

= 1,67mPa.s, áp suất 3 MPa (μm) ............................................................... 122

Bảng PL2.2 Chuyển vị của tâm trục chính khi tải trọng thay đổi và độ nhớt dầu bôi
trơn

= 1,67mPa.s, áp su ất 4 MPa (μm) ............................................................... 123

Bảng PL2.3 Chuyển vị của tâm trục chính khi tải trọng thay đổi và độ nhớt dầu bôi
trơn

= 1,67mPa.s, áp su ất 5 MPa (μm) ............................................................... 124

Bảng PL2.4 Chuyển vị của tâm trục chính khi tải trọng thay đổi và độ nhớt dầu bôi
trơn

= 5,19 mPa.s, áp su ất 3 MPa (μm) .............................................................. 125

Bảng PL2.5 Chuyển vị của tâm trục chính khi tải trọng thay đổi và độ nhớt dầu bôi
trơn = 5,19 mPa.s, áp su ất 4 MPa (μm)................................................................ 126
Bảng PL2.6 Chuyển vị của tâm trục chính khi tải trọng thay đổi và độ nhớt dầu bôi
trơn = 5,19 mPa.s, áp su ất 5 MPa (μm)................................................................ 127

Bảng PL2.7 Chuyển vị của tâm trục chính khi tải trọng thay đổi và độ nhớt dầu bôi
trơn = 8,72mPa.s, áp su ất 3 MPa (μm)................................................................. 128
Bảng PL2.8 Chuyển vị của tâm trục chính khi tải trọng thay đổi và độ nhớt dầu bôi
trơn

= 8,72 mPa.s, áp su ất 4 MPa (μm)............................................................... 129

Bảng PL2.9 Chuyển vị của tâm trục chính khi tải trọng thay đổi và độ nhớt dầu bôi
trơn

= 8,72 mPa.s, áp su ất 5 MPa (μm) ............................................................. 130

XV


MỞ ĐẦU
1.

Lý do lựa chọn đề tài

Cụm ổ trục chính là c ụm chi tiết quan trọng của máy công cụ nói chung, máy
mài nói riêng có ảnh hưởng quyết định đến độ chính xác, chất lượng bề mặt của chi
tiết gia cơng. Độ cứng vững theo phương hướng kính (sau đây gọi tắt là độ cứng
vững) của cụm ổ trục chính có liên quan trực tiế p tới dịch chuy ển tâm tr ục khi chịu
tải theo phương hướng kính. Để đảm bảo chất lượng bề mặt và độ chính xác của chi
tiết gia cơng, đặc biệt là chi tiết gia công sau nhi ệt luyện, cần ph ải quan tâm đến độ
cứng vững của cụm trục chính máy cơng cụ nói chung, máy mài nói riêng.
Cụm ổ trục chính máy mài sử dụng cơng nghệ bơi trơn thủy động đã được áp
dụng trong nhiều năm qua. Tuy nhiên nhược điểm cơ bản của bôi trơn thủy động là
qu đạo tâm trục ph ụ thuộc vào nhiệt độ dầu bơi trơn, tốc độ và tải trọng đặt lên trục

chính, do đó ảnh hưở ng tới chất lượng chi tiết gia cơng.
Cụm ổ trục chính thủy tĩnh đã được nghiên cứu ứng dụng trong máy công c ụ
nhằm nâng cao kh ả năng tải, tăng độ cứng vững, ổn định tâm trục chính, dập t ắt dao
động, nâng cao tu ổi th ọ và độ tin cậy. Đặc biệt hiệu quả khi ứng dụng cho máy gia
công tinh như máy mài, máy CNC các loại…. Các vấn đề về ảnh hưởng của các thông
số bôi trơn thủy tĩnh đến độ cứng vững cụm ổ trục chính thủy tĩnh máy mài trịn ngồi
cỡ trung và độ chính xác của chi tiết gia công đã được quan tâm nghiên c ứu, tuy nhiên
mới dừng lại ở các ảnh hưởng của các thông s ố đơn lẻ.
Các kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy khả năng tải và độ cứng vững của
ổ trục chính bơi trơn thủy tĩnh phụ thuộc vào chế độ bôi trơn với các thông số cơ bản
như độ nhớt động lực (sau đây gọi tắt là độ nhớt dầu), chiều dày màng dầu, áp suất
v.v..
Từ những vấn đề nêu trên cho thấy việc “nghiên cứu ảnh hưởng củ a một số
thông số bôi trơn thủy tĩnh đến độ cứng vững của cụm ổ trục chính thủy tĩnh máy mài
trịn ngồi 3K12” là cầ n thiết, tạo cơ sở khoa học cho việc tính tốn, thiết kế, chế tạo
và đánh giá độ cứng vững cụm ổ trục chính thủy tĩnh c ủa máy công cụ và thiết bị
công nghiệp trong đó c ó máy mài trịn ngồi. Đó chính là lý do nghiên cứu sinh lựa
1


chọn đề tài nghiên cứu của luận án.

2.

Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
a. Mục đích nghiên cứu:

Mục đích chung: Nâng cao độ cứng vững của cụm trục chính máy mài trên cơ
sở lựa chọn bộ thông s ố bôi trơn thủy tĩnh phù hợp v ới bộ thơng s ố hình học đạt được
khi chế tạo.

Mục tiêu cụ thể:
• Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số bôi trơn đến chất lượng c ụm ổ
trục chính thủy tĩnh nói chung và độ cứng vững nói riêng trên máy
3K12.
• Thực nghiệm nghiên c ứu ảnh hưởng của tải trọng, độ nhớt và áp su ất
dầu bôi trơn tới độ cứng vững của cụm ổ trục chính bơi trơn thủy tĩnh
của máy 3K12.

b. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu: Cụm ổ trục chính bơi trơn thủy tĩnh máy mài trịn ngồi
3K12.
Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu của luận án bao g ồm:
• Cụm ổ trục chính máy mài trịn ngồi bơi trơn thủy tĩnh có kích thước cơ bản:
Trục dài 535 mm, đường kính ổ 70mm, chiều rộng ổ 56 mm, chiều dày mép ổ
14 mm, khe hở hướ ng kính của ổ: 21 μm.
• Bộ thơng số bơi trơn thủy tĩnh thay đổi trong ph ạm vi: áp su ất bơm dầu 3 – 5
MPa, độ nhớt động lực của dầu: 1,67 – 8,72 mPa.s.
• Đánh giá độ cứng vững của cụm ổ trục chính với các chế độ bôi trơn thủy tĩnh
ở trạng thái tĩnh.
Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm:
Lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết bơi trơn thủy tĩnh và tính tốn các thơng số
bơi trơn thủy tĩnh cho c ụm ổ trục chính máy mài trịn ngồi 3K12.
2


Thực nghiệm: Xác định quy luật biến thiên của độ cứng vững cụm ổ trục chính
bơi trơn thủy tĩnh máy mài trịn ngồi 3K12 được chế tạo với tải trọng, độ nhớt và áp
suất dầu thay đổi trong vùng lựa chọn nhằm xác thực độ tin cậy của kết quả nghiên
cứu lý thuyết.

3.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

Ý nghĩa khoa học:
Xác định được vùng thông số thủy tĩnh phù hợp với các thơng số hình học đạt
được khi chế tạo cho đ ộ cứng vững hợp lý.
Xây dựng được mối quan hệ giữa độ nhớt, áp suất dầu bơi trơn và tải trọng
hướng kính với độ cứng vững của cụm trục chính, là nguyên nhân chính ảnh hưởng
đến độ chính xác và ch ất lượng bề mặt chi ti ết gia cơng trên máy mài trịn ngồi nói
chung và máy mài trịn ngồi 3K12 nói riêng.
Xây d ựng được hàm h ồi quy thực nghiệm mô tả mối quan hệ giữa độ cứng
vững cụm ổ trục chính thủy tĩnh với độ nhớt, áp suất dầu bơi trơn và tải trọng hướng
kính đặt lên trục.
Kết quả nghiên cứu làm phong phú thêm lý thuyết bôi trơn thủy tĩnh; làm tài
liệu tham khảo trong nghiên cứu, tính tốn thiết kế, chế tạo cụm ổ trục chính bơi trơn
thủy tĩnh máy công cụ; trong hoạt động giảng dạy và đào tạo chuyên ngành.
Ý nghĩa thực tiễn: Kế t quả nghiên cứu đã xác định được giá trị các thông số
bơi trơn hợp lý để cụm ổ trục chính thủy tĩnh làm việc ổn định dựa trên tiêu chí độ
cứng vững của ổ. Đặc biệt, cho phép lựa chọn ch ế độ bôi trơn hợp lý căn cứ vào dung
sai chế tạo cụ thể của cụm ổ dựa trên cơ sở độ cứng vững.

4.

Điểm mới của luận án

- Xác định được bộ thông số bôi trơn thủy tĩnh phù hợp cho từng cụm ổ trục
chính thủy tĩnh có bộ thơng số kích thước hình học cụ thể sau gia cơng trên cơ sở
dung sai chế tạo.
- Đã chế tạo được được cụm ổ trục chính thủy tĩnh đầu tiên ở Việt Nam, phù

hợp với điều kiện công nghệ chế tạo trong nước hiện có, phục vụ cho nghiên cứu thực
3


nghiệm.
- Xây dựng được hệ thống thiết bị và phương pháp thực nghiệm khảo sát độ
cứng vững cụm ổ trục chính bơi trơn thủy tĩnh máy mài trịn ngồi .

5.

Bố cục của luận án.

Luận án được bố cục thành 4 chương:
Chương 1. Tổng quan về cụm trục chính máy cơng cụ.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết bôi trơn thủy tĩnh trục chính máy cơng cụ.
Chương 3: Phương pháp nghiên cứu và thiết bị thực nghiệm.
Chương 4: Thực nghiệ m nghiên cứu ảnh hưởng các thông số bôi trơn thủy tĩnh
đến độ cứng vững c ụm ổ trục chính máy mài trịn ngồi 3K12.
Kết luận và kiến nghị.

4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CỤM TRỤC CHÍNH MÁY
CƠNG CỤ
1.1 Cụm trục chính máy cơng cụ
Cụm trục chính là cụm chi tiết rất quan trọng của máy công cụ do chuyển động
của nó trực tiếp tạo ra chuyển động tương đối giữa dụng cụ cắt và chi ti ết gia cơng
(chuyển độ ng tạo hình của máy). Mặt khác, trục chính cũng là cơ cấ u trực tiếp cung
cấp cơng su ất để bóc tách kim lo ại trong quá trình gia cơng, là một phần trong chuỗi

lực giữa cấu trúc của máy, dụng cụ và phơi. Do đó độ chính xác, rung động của trục
chính trong q trình gia công s ẽ trực ti ếp ảnh hưởng tới độ chính xác kích thước
cũng như chất lượng bề mặt chi tiết gia cơng.
Độ chính xác c ủa trục chính được quyết định bởi cơng nghệ chế tạo trục. Trong
khi đó rung động c ủa trục chính lại phụ thuộc vào tải trọng đặt lên tr ục (chủ yếu là
lực cắt) và cụm kết cấu ổ đỡ trục. Cụm trục chính máy cơng cụ nói chung cần đảm
bảo các u cầu cơ bản sau đây [1]:
– Độ chính xác chuyển động quay: được đo bằng độ đảo đầu trước trục chính
theo phương hướng kính và dọc trục. Sự sai lệ ch chuyển động quay so với lý
thuyết là một trong nh ững nguyên nhân ch ủ yếu gây ra sai s ố gia công trên
máy.
– Độ cứng vững của cụm trục chính: Xác định theo dịch chuyển tâm trục chính,
bao gồm độ cứng vững của bản thân trục chính và các ổ trục chính. Độ cứng
vững theo phương hướng kính và dọc tr ục có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác
gia cơng.
– Tính chịu rung: Rung động của cụm trụ c chính ảnh hưởng đến độ nhám bề
mặt và hạ n chế chế độ gia công cho phép trên máy. Ngồi ra đối với các máy
cao tốc cịn có khả năng gây ra hiện tượng cộng hưởng.
– Tuổi thọ của cụm trục chính, đặc biệt là tuổi thọ của ổ, tức là thời gian làm
việc c ủa ổ đảm bảo độ chính xác quay ban đầu. Yêu cầu này đặ c biệt quan
trọng đối với ổ tr ục chính dùng ổ lăn.
– Độ tin cậ y: Cụm trục chính phải đả m bảo hoạt động với độ tin cậ y cao, xác
5


suất xảy ra các hư hỏng bất thường thấp.
– Giảm thiểu ảnh hưởng của biến dạng nhiệt. Biến dạng nhiệt của cụm trục chính
có ảnh hưởng quan trọng đến độ chính xác gia cơng. Các ổ trục chính làm việc
với số vịng quay cao ln là nguồn nhiệt lớn gần với miền gia công.
– Kết c ấu gá đặt dụng cụ hoặc phôi. Yêu cầu định tâm và k ẹp chặc dụng cụ cắt

hay chi tiết gia công một cách chính xác, nhanh chóng, tin cậy. Đối với các
máy hiện đại, khuynh hướng tự động hoá gá đặt dụng cụ hay chi tiết được chú
trọng.
Trong kết cấu cụm trục chính, ổ trục là chi tiết chịu toàn b ộ các lực tác động
lên trục và dập tắt các rung động của trục chính khi tải trọng ngồi thay đổi. Ổ đỡ trục
chính máy cơng cụ hiện nay có 3 loại chính: Ổ lăn (ổ bi và ổ đũa), ổ thủy động và ổ
thủy tĩnh. Yêu cầu cơ bản đối với ổ trục chính máy cơng c ụ nói chung [2]:
– Đảm bảo chuyển động chính xác theo hướng trục và hướng kính khi lực tác
dụng và tải thay đổi. Độ chính xác này càng cao đối với ổ trụ c chính máy gia
cơng tinh. Độ đảo của đầu trục chính có kích thước trung bình cần trong giới
hạn 0,01 – 0,03mm; đối với máy chính xác ch ỉ cho phép vài μm.
– Đảm bảo tuổi th ọ cao. Ổ trục cần phải chịu được tải trọng động. Yêu c ầu này
đặc biệt quan trọng đối với trục chính làm vi ệc ở tốc độ cao.
– Điều chỉnh được khe h ở dễ dàng. Tùy theo điề u kiện làm vi ệc và u cầu k
thuật, ổ trục chính máy cơng cụ có thể là ổ trượt hoặc ổ lăn.
– Đối với ổ lăn có độ chính xác thơng thường ch ỉ dùng làm ổ trục chính máy gia
cơng thơ. Đối v ới trục chính các loại máy cơng c ụ gia cơng chính xác hoặ c
máy gia cơng lần cuối phải dùng ổ lăn có độ chính xác cao. Ổ lăn thường dùng
cho trục chính của những máy có lực cắt nhỏ.
– Ổ trượt dùng làm ổ trục chính cho máy có lực tác dụ ng lớn. Ổ trượt phù hợp
cho ổ trục chính của những máy gia cơng chính xác, đặc biệt là trục chính của
máy mài. Ổ trượt dùng trong trục chính máy cơng cụ thường là ổ trượt bôi trơn
ướt bằng dầu theo hai nguyên lý: trơn thủy động và trơn thủy tĩnh.
Cụm trục chính sử dụng ổ lăn
Ổ lăn dùng để đỡ các chi tiết dạng trục có chuyển động quay. Ổ lăn nói chung
6


có cấu tạo gồm 3 thành phần chính: vành trong (ca trong), vành ngồi (ca ngồi), con
lăn, vịng cách (Hình 1.1), ngồi ra có th ể có thêm các chi tiết phụ như vịng ch ắn mỡ,

chắn dầu…
1: Vịng ngồi (ca ngồi),
2: Vịng trong (ca trong),
3: Con lăn,
4: Vịng cách

Hình 1.1 Kết cấu đặc trưng của ổ lăn [3]

Hình 1.2 Một số loại ổ lăn thông dụng trong chế tạo máy [3]
a) Ổ bi cầu đỡ chặn, b) ổ bi cầu đỡ - chặn một chiều tiếp xúc góc, c) ổ bi cầu tự lựa
2 dãy, d) ổ đũa, e) ổ đũa côn, f) ổ đũa 2 dãy tự lựa, g) ổ kim h) ổ bi chặn
Căn cứ theo cấu tạ o của con lăn thì ổ lăn có 3 dạng: ổ bi, ổ đũa và ổ kim. Căn
cứ theo chức năng làm việc, ổ lăn có thể được phân loại thành 3 dạng: ổ đỡ, ổ chặn
và ổ đỡ chặn… Hình 1.2 thể hiện một số dạng ổ lăn thông dụng trong chế tạo máy
Một số ưu nhược điểm của ổ lăn:
7


o Ma sát trong ổ là ma sát lăn nhỏ hơn ma sát trượt thuần túy nên t ổn thất
công suất nhỏ, khơng có dịch chuyển theo ki ểu bước nhảy.
o Ổ lăn các loại đượ c tiêu chuẩn hóa nên có chất lượng cao, tính lắp lẫn
cao.
o Kết cấu được tiêu chuẩ n hóa, đơn giản dễ lắp đặt, sửa chữa, bảo dưỡng,
thay thế.
o Ổ lăn có độ cứng vững cao, khả năng tải lớ n.
o Các kết cấu ổ đều được tính tốn thiết kế đảm bảo dễ bảo dưỡng bôi
trơn cũng như thay thế khi cần thiết.
o Lực quán tính tác dụng vào con lăn khá lớn khi làm việc với vận tốc
cao, có thể làm phá hỏ ng vòng cách.
Bên cạnh các ưu điểm kể trên, ổ lăn vẫn còn tồn tại một số nhược điểm sau:

o Trong ổ lăn tồn tại ti ếp xúc trực tiếp giữa các bề mặt có chuyển động
nên ma sát sẽ gây mòn, ảnh hưởng tới tu ổi thọ, độ tin cậy của cụm kết
cấu ổ.
o Nhiệt sinh ra trong q trình tiế p xúc ma sát làm nóng ổ, thậm chí gây
biến dạng các chi tiết nếu khơng được bôi trơn, làm mát đầy đủ. Đặc
biệt là các ổ lăn làm việc với tốc độ cao.
o Đặc biệt khó bôi trơn, làm mát đối với các ổ làm việc với tốc độ cao do
lực quán tính ly tâm sẽ làm văng hế t các ch ất bôi trơn, làm mát trên bề
mặt con lăn và không đảm bảo điều kiện bôi trơn cho ổ.
o Tiếp xúc của các con lăn là tiếp xúc điểm (ổ bi) hoặc tiếp xúc đường (ổ
lăn) (tiếp xúc Hertz) nên khả năng chịu va đập và rung động kém, ồn
khi làm việc với tốc độ cao.
o Lực quán tính ly tâm tác động lên các con lăn làm tăng ma sát giữa các
con lăn với vách ổ, tăng khả năng sinh nhiệt trên ổ, dễ gây vỡ ổ.
Với các ưu điểm trên, ổ lăn được ứng dụng phổ biến và rộng rãi trong các cụm
trục chính máy cơng cụ . Hình 1.3 thể hiện sơ đồ kết cấu c ụm trục chính sử dụng ổ lăn
[4]. Hình 1.4 là mặt cắt dọc cụm trục chính máy phay cao tốc sử dụng ổ lăn được phát
triển bởi cơng ty sản xu ất cụm trục chính GMN Paul Müller Industrie GmbH [5].
8