Nghiên cứu tính toán thiết kế và công nghệ chế tạo gối đỡ thủy lực chịu tải nặng đến 80 tấn

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ CÔNG THƯƠNG

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC
“NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
CƠ KHÍ CHẾ TẠO”, MÃ SỐ KC.05/06-10






BÁO CÁO TỔNG HỢP ĐỀ TÀI
“Nghiên cứu, tính toán, thiết kế và công nghệ chế tạo
gối đỡ thủy lực chịu tải nặng đến 80 tấn”
Mã số: KC.05.18/06-10







Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Công nghệ
Chủ nhiệm đề tài: TS. Đỗ Quốc Quang

8509





Hà Nội - 2010

151
MỤC LỤC
Mở đầu 1
Chương I: Tổng quan đề tài 4
• Tình hình nghiên cứu, sử dụng gối đỡ thủy lực cho các máy nghiền đứng
trong và ngoài nước. 4
• Mục tiêu và các nội dung nghiên cứu chính của đề tài 13
Chương II: Cơ sở lý thuyết của gối đỡ thủy lực. 15
• Lý thuyết bôi trơn màng dầu. 15
• Khảo sát nghiệm giải tích của bài toán gối đỡ thủy lực trên cơ sở ph
ương
trình Reynolds 21
• Bản chất của bài toán thủy lực trong gối thủy lực 30
Chương III: Tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống thủy lực 35
• Đặt vấn đề 35
• Nghiên cứu, tính toán các thông số cơ bản gối thủy lực 36
• Tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực 64
Chương IV: Tính toán, thiết kế và chế tạo phần cơ khí gối đỡ
thủy lực 79
• Tính toán, thiết kế và số hóa số liệu thiết kế 79
• Chế tạo, lắp ráp, hiệu chỉnh phần cơ khí gối đỡ thủy lực 90

• Mô tả kết cấu và hoạt động của gối đỡ thủy lực 101
Chương V: Hệ thống điện và điều khiển của gối đỡ thủy lực. 102
• Đặt v
ấn đề 102
• Thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát, cảnh báo quá tải 102
• Phần mềm 108
• Lắp đặt và hiệu chỉnh 111
• Mô tả hoạt động của hệ thống 113
Chương VI: Tính toán, thiết kế và lắp đặt hệ thống làm kín bằng phương pháp
tăng áp 116
• Tầm quan trọng của việc làm kín ổ 116
• Nguyên lý làm kín bằng phương pháp tă
ng áp 116
• Cơ sở lý thuyết cho tính toán khí động của hệ thống làm kín bằng
phương pháp tăng áp 117
• Phân tích bài toán khí động trong hệ thống làm kín bằng phương pháp
tăng áp của gối thủy lực 118
• Tính toán, thiết kế và lắp đặt hệ thống làm kín của gối đỡ thủy lực 122
Chương VII: Chạy khảo nghiệm & đo đạc các thông số của hệ thống 126
• Chạy thử
, hiệu chỉnh gối đỡ thủy lực sau khi chế tạo 126

152
• Chạy thử có tải, đo đạc các thông số kỹ thuật của hệ thống 130
• Các kết quả đo 139
• Đo đạc, phân tích tình trạng màng dầu qua kết quả đo 141
• Đánh giá phân tích chế độ làm việc của hệ thống qua các kết quả đo 143
Chương VIII: Các sản phẩm của Đề tài 146
• Sản phẩm dạng I 146
• Sản phẩm dạng II 146

• Sản phẩm dạng III, IV 147
Kết luận và kiến nghị 148





1
MỞ ĐẦU
Đề tài KC.05.18/06-10 “Nghiên cứu tính toán thiết kế và công nghệ chế tạo gối
đỡ thuỷ lực chịu tải nặng đến 80 tấn” được đề xuất trên cơ sở hoàn chỉnh thiết bị Máy
Nghiền đứng năng suất 15T/h được thực hiện thông qua đề tài cấp Nhà nước KC.05.22
giai đoạn 2000 – 2005.
Gối đỡ thuỷ lực là một bộ phận trọng yếu trong các máy nghi
ền đứng có kết cấu
hiện đại, tuy nhiên, do tính chất phức tạp của nó nên không thể giải quyết trong đề tài
KC.05.22. khó khăn chủ yếu của bộ phận này nằm trong hai khâu Tính toán thiết kế và
Chế tạo. Cho tới nay, trên thế giới chỉ có một số nước có nền công nghiệp hiện đại
như các nước thuộc khối EU, Nhật bản, Mỹ mới làm chủ được khâu thiết kế và chế
tạo
bộ phận này. Trung quốc là quốc gia đã sử dụng và sản xuất rất nhiều máy nghiền
đứng nhưng cho đến gần đây mới bắt đầu sản xuất Gối đỡ thuỷ lực trên cơ sở mua giấy
phép chế tạo của Đức và Nhật bản. Ở Việt Nam, ngoại trừ các nghiên cứu của cố
GS.TSKH Nguyễn Anh Tuấn và GS.TSKH Hàn Đức Kim về vấn đề
gối đỡ thuỷ lực
chịu lực hướng tâm từ những năm 1970 – 1980, đây là lần đầu tiên chúng ta có điều
kiện nghiên cứu tương đối toàn diện và bài bản về gối đỡ thuỷ lực chịu lực hướng trục.
Đề tài KC.05.18/06-10 mới là bước đầu tiên để chúng ta tiếp cận với một lĩnh vực
còn khá mới mẻ đối với ngành chế tạo máy Việt Nam. Qua
đề tài này, kết quả thu

được không chỉ là các kiến thức liên quan đến nghiên cứu, tính toán, công nghệ chế
tạo mà còn tạo ra được một sản phẩm công nghiệp cụ thể làm cơ sở để có thể tiếp tục
các nghiên cứu thực nghiệm nhằm mục đích hoàn chỉnh bộ phận Gối đỡ thuỷ lực,
không chỉ ứng dụng cho máy nghiền đứng mà còn cho các ứng dụng khác.
Vì đây là một đề
tài có liên quan đến khá nhiều chuyên ngành riêng như ma sát học,
cơ học chất lỏng, thuỷ lực, thiết kế và công nghệ chế tạo cơ khí, CAD/CAM, điện và tự
động hoá …nên sẽ được trình bày trên cơ sở các chương chuyên ngành. Việc trình bày
này sẽ làm tăng khối lượng của Báo cáo tổng hợp nhưng sẽ cung cấp cho người đọc một
tài liệu tương đối tổng hợp, giúp cho việc tiếp cận đề tài đượ
c dễ dàng và toàn diện hơn.
Cũng vì lý do trên, Phụ lục tham khảo và hệ thống đánh số công thức, hình ảnh sẽ được
tách biệt theo từng chương để người đọc dễ tham chiếu khi cần thiết.
Bản báo cáo này được hoàn thành trên cơ sở Hợp đồng số 18/2009/HĐ – ĐTCT –
KC.05/06-10, ký giữa Ban Chủ nhiệm chương trình KC.05/06-10 với Cơ quan chủ trì




2
là Viện Công nghệ - TCT. Máy Động lực & Máy Nông nghiệp, TS. Đỗ Quốc Quang là
Chủ nhiệm đề tài.
Tiếp theo lời nói đầu, bản báo cáo gồm các phần sau:
 Phần I: gồm hai chương 1 và 2 trình bày về tổng quan như mục tiêu, các nội dung
nghiên cứu chính và cơ sở lý thuyết của đề tài.
 Phần II: gồm 4 chương từ 3 đến 6 trình bày về các nội dung nghiên cứu, thiết kế
và chế tạo gối đỡ
thủy lực. Đây là các sản phẩm dạng I và II của đề tài đã được đăng
ký trong Phụ lục 2 của Hợp đồng số 18/2009/HĐ – ĐTCT – KC.05/06-10, gồm:
1. Hệ thống gối đỡ thuỷ lực ứng dụng cho máy nghiền đứng công suất đến 15T/h, có

bộ phận an toàn chống quá tải.
Các thông số kỹ thuật chính của hệ thống:
- Công suất dẫn động: 300 KW
- Tải trọng thẳng đứng: 80 T
Tốc độ làm việc: 35 – 37 vòng/phút
- Tuổi thọ: 10 năm
Bao gồm:
• Phần kết cấu cơ khí của gối đỡ thủy lực đã được lắp đặt lên hộp giảm tốc.
• Hệ thống thủy lực của gối đỡ thủy lực: hệ bơm và cấp dầu cao áp; hệ bôi trơn và
tự động làm mát dầu khi nhiệt độ dầu quá giới hạn cho phép; hệ lọc và thu hồi d
ầu; bộ
nguồn thủy lực, thùng dầu và hệ thống các đường ống cấp và hồi dầu.
• Hệ thống điện và điều khiển của gối đỡ thủy lực: hệ thống điện động lực; hệ thống
điều khiển, giám sát trạng thái làm việc và cảnh báo quá tải; tủ điện và điều khiển.
• Hệ th
ống làm kín bằng phương pháp tăng áp của gối đỡ thủy lực.
2. Bộ tài liệu tính toán, thiết kế và phần mềm điều khiển, giám sát trạng thái hệ
thống gối đỡ thuỷ lực.
3. Bộ quy trình công nghệ chế tạo một số chi tiết chính của hệ thống gối đỡ thuỷ lực.
 Phần III: gồm một chương trình bày về các nội dung
“khảo nghiệm, đo đạc các
thông số kỹ thuật của gối đỡ”. Đây là sản phẩm dạng II của đề tài đã được đăng ký
trong Phụ lục 2 của Hợp đồng số 18/2009/HĐ – ĐTCT – KC.05/06-10: Bộ quy trình
kiểm tra, lắp đặt, vận hành hệ thống gối đỡ thuỷ lực.




3
 Ngoài ra có thể tham khảo chi tiết các kết quả dạng II của đề tài qua phần Phụ lục

được tổ chức thành 04 quyển:
• Quyển 1: Bao gồm các bản vẽ thiết kế cơ khí; các bản vẽ, sơ đồ hệ thống thủy lực;
Các bản vẽ, sơ đồ điện và điều khiển.
• Quyển 2: Bộ quy trình công nghệ chế tạo một số
chi tiết chính trong gối thủy lực.
• Quyển 3: Bộ quy trình kiểm tra, lắp đặt, vận hành hệ thống gối đỡ thuỷ lực. Bộ số
liệu “Chạy khảo nghiệm không tải và có tải hệ thống gối đỡ thuỷ lực”
• Quyển 4: Một số kết quả nghiên cứu khác.
Chúng tôi trân trọng giới thiệu các kết quả nghiên cứu mà nhóm đề tài dã thu được sau
2 năm tiế
n hành các nghiên cứu trong phạm vi các nội dung đã đăng ký.


















4

CHNG I. TNG QUAN TI
I.1. Tỡnh hỡnh nghiờn cu, s dng gi thy lc cho cỏc mỏy nghin ng
trong v ngoi nc.
1.1.1. Tỡnh hỡnh nghiờn cu chung:
Trong công nghiệp chế tạo máy, ổ đỡ đợc sử dụng rộng rãi trong các cụm chi tiết
máy quan trọng. Tuổi thọ, tính kinh tế, độ tin cậy và trong nhiều trờng hợp kích
thớc, trọng lợng của máy và thiết bị phụ thuộc rất nhiều vào kết cấu, chất lợng chế
tạo và lắp ráp ổ đỡ. Việc chọn, sử dụng ổ đỡ dạng ổ lăn (ổ bi) hoặc ổ trợt trong kết
cấu máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh kết cấu, tải trọng, tốc độ quay, chế độ làm
việc, lắp ráp, vận hành
Mặc dù ổ lăn (ổ bi) đã đợc chế tạo hàng loạt với nhiều chủng loại và chất lợng
ngày càng cao, nhng trong một số trờng hợp việc sử dụng ổ lăn là bất hợp lý hoặc
không thể thực hiện đợc. Ví dụ trong trờng hợp tải trọng nặng, tốc độ quay rất lớn
việc sử dụng ổ bi là không phù hợp vì lý do tuổi thọ và độ tin cậy thấp. Mặt khác ổ bi
nhiều khi không đáp ứng đợc yêu cầu về độ ồn, điều kiện làm việc khắc nghiệt nh
trong môi trờng hoá chất, bụi bẩn, nhiệt độ cao
Đối với các trờng hợp vừa nêu trên, việc sử dụng ổ trợt là giải pháp hợp lý.
Trong điều kiện bôi trơn thích hợp các bề mặt làm việc của ổ trợt đợc ngăn cách
bằng màng dầu và ổ làm việc trong điều kiện ma sát
ớt. Khi đó, tiêu hao năng lợng
vô công cho ma sát trong ổ là rất nhỏ. Gối đỡ thuỷ lực (hình 1.1, 1.2) chính là một
dạng ổ trợt làm việc trong điều kiện ma sát ớt. Thông thờng, chúng chịu tải trọng
nhỏ, tốc độ quay cao, hoặc tải trọng lớn tốc độ quay nhỏ. Cũng có một số trờng hợp
kết hợp cả tải trọng và tốc độ lớn nhng các trờng hợp này là rất hạn chế vì chi phí
khá cao. Ngày nay, gối đỡ thuỷ lực đợc sử dụng nhiều trong các máy nghiền đứng
trong công nghiệp xi măng, năng lợng (để nghiền than, nghiền vật liệu, nghiền
clinke), trong turbin khí hoặc turbin hơi nớc của nhà máy nhiệt điện, mâm quay kính
viễn vọng, rađa
Tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng và kết cấu, gối đỡ thuỷ lực có thể đợc bôi trơn dạng
thuỷ động (hydrodynamic), bán thuỷ động (semi-hydrodynamic) hoặc thuỷ tĩnh

(hydrostatic) và loại hỗn hợp: thuỷ tĩnh thuỷ động. Trên thực tế, ngời ta tìm cách kết hợp
hai dạng bôi trơn thuỷ tĩnh và thuỷ động để tận dụng đợc u điểm của cả hai loại.







5
Gối đỡ thuỷ lực có thể dùng chịu tải trọng hớng tâm hoặc hớng trục. Loại gối đỡ
hớng trục thờng dùng trong các loại máy nghiền đứng, mâm quay ra đa, mâm quay
kính viễn vọng .Loại này cũng là đối tợng nghiên cứu trong phạm vi đề tài này.
Trờng hợp gối đỡ thuỷ động, màng dầu chỉ đợc tạo thành khi có quá trình
chuyển động tơng đối giữa phần tĩnh và phần động (màng dầu có dạng hình nêm).
Nh vậy khi khởi động hoặc khi dừng máy, hai bề mặt của gối đỡ (phần tĩnh và động)
sẽ có một phần nào đó trợt trên nhau trong tình trạng ma sát khô hoặc nửa khô, do
vậy đây là khoảng thời gian hay xảy ra sự cố đối với gối đỡ thuỷ động nếu các thông
số của màng dầu không đợc kiểm soát chặt chẽ và quy trình vận hành không đợc
đảm bảo nghiêm ngặt. Chính vì vậy tuy có u điểm là tiêu thụ năng lợng trong hoạt
động nhỏ, nhng gối đỡ thuỷ động đòi hỏi yêu cầu về kỹ thuật chế tạo, về chế độ điều
khiển cũng nh vận hành thực tế rất khắt khe, nên trong thực tế gối đỡ thuỷ động chủ
yếu đợc ứng dụng cho các loại máy có công suất không lớn. Trên thực tế, gối đỡ
thuỷ động vẫn cần hệ thống bơm dầu áp lực khi khởi động tuy hệ thống này có thể
đơn giản hơn trờng hợp gối đỡ thuỷ tĩnh.
Mặc dù gối đỡ thuỷ động có u điểm chính là tiêu hao công suất cho hệ thống bôi
trơn thấp hơn loại thuỷ tĩnh nhng có hạn chế về phạm vi sử dụng nên thờng chỉ sử
dụng trong các máy nghiền đứng loại công suất nhỏ. Các loại máy nghiền đứng có
công suất lớn hơn thờng sử dụng gối đỡ thuỷ tĩnh. Loại này có độ tin cậy cao, ma sát
nhỏ, có khả năng chịu lực lớn (tới hàng ngàn tấn) và hoạt động ổn định.

Trờng hợp gối đỡ thuỷ tĩnh, màng dầu đợc hình thành khi dầu đợc bơm cỡng
bức và liên tục vào giữa hai bề mặt của gối đỡ trớc khi khởi động, trong quá trình
làm việc và cho đến khi máy dừng hẳn, nên hai bề mặt của gối đỡ chuyển động hầu
nh không tiếp xúc với nhau trong quá trình làm việc. Màng dầu trong trờng hợp này
khá mỏng (nhỏ hơn 1mm) nhng do đợc duy trì áp lực thích hợp nên luôn ổn định
trong quá trình làm việc của gối đỡ. Nh vậy so với gối thuỷ động, gối thuỷ tĩnh tiêu
thụ năng lợng nhiều hơn trong quá trình làm việc, nhng làm việc ổn định hơn rất
nhiều. Nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động luôn ổn định và không xảy ra sự cố trong
quá trình hoạt động, cần sử dụng hệ thống nhiều bơm dầu (3-4 bơm) phân bố chéo
nhau trong không gian . Ngoài ra, cũng cần các hệ thống phụ trợ nh hệ thống lọc dầu
2 hoặc 3 cấp, hệ thống giải nhiệt dầu, hệ thống sensor giám sát tải trọng làm việc và
áp lực dầu







6
Nh vậy trên thực tế, gối đỡ thuỷ lực, cụ thể là gối thuỷ tĩnh là một hệ thống cơ -
thuỷ lực - điện hoạt động trong một chỉnh thể duy nhất và có độ tin cậy cao. Cũng vì
đặc điểm này nên các hãng sản xuất thờng tích hợp gối đỡ thuỷ lực trong các hộp
giảm tốc của máy nghiền đứng nhằm tiết kiệm không gian bố trí và nâng cao độ tin
cậy của hệ thống ( hình 1.4, 1.6).
1.1.1. Tỡnh hỡnh nghiờn cu ngoi nc:
Trờn th gii, gi thu lc dng chu ti dc trc ln, phng cú kt cu
hin i ó c a vo ng dng t nhng nm u ca th k XX. õy l, loi
chu ti nng d
c trc v tc quay ln, hiu sut cao.

Cựng vi s phỏt trin ca cụng nghip nhit in, ximng nhiu hóng trờn th
gii ó nghiờn cu sn xut gi thy lc phc v cho ch to tuc bin, mỏy
nghin ng, mỏy ch bin g vv nh cỏc hóng Waukesha Bearings[5] ( hỡnh 1.5),
LEG [7], FLENDER. c bit, hóng FLENDER (CHLB c) chuyờn ch to hp
gi
m tc chuyờn dựng cho mỏy nghin ng tớch hp gi thu lc vi di cụng
sut truyn ng t 50 KW n 9500 KW v chu ti trng thng ng t 50 T n
1200 T[6] ( hỡnh 1.3).
Hin nay, vi s tin b ca cụng ngh sn xut, cỏc gi thu lc tớch hp
vi hp gim tc th h mi cú hiu nng cao (h
s ma sỏt thp hơn ln, tit kim
in nng), tui th cao (15-20 nm) v chi phớ vn hnh, bo dng thp. Cỏc hp
gim tc - gi thu lc tớch hp cng gúp phn ỏng k lm gim ting n, chng
dao ng trong vn hnh.







7

Hình 1.1: Gèi ®ì thñy lùc theo thiÕt kÕ ®Çu tiªn cña Albert Kingsbury




Hình 1.2: Một loại gèi ®ì thñy lùc cña C«ng ty Kingsbury Inc.

8



H×nh 1.3: Hép gi¶m tèc KMS tÝch hîp gèi ®ì thñy lùc cña h·ng Flender


Hinh 1.4. L¾p r¸p gèi ®ì thñy lùc tÝch hîp víi hép gi¶m tèc cì lín









9

Hình 1.5. Gèi ®ì thñy lùc cña h·ng Waukesha Bearings

1.1.2.Tình hình nghiên cứu trong nước:
Các nghiên cứu trong nước về vấn đề bôi trơn màng dầu được tiến hành vào
những năm 1970 với các công trình lý thuyết và thực nghiệm của cố GS. Nguyễn Anh
Tuấn (Đại học Bách khoa Hà Nội). Kết quả của các nghiên cứu này là thử nghiệm bạc
ma sát ướt bôi trơn màng dầu kiểu hướng tâm dùng trong máy tiện. Một số kết quả
nghiên cứu khác cũng đã được th
ực hiện như phục hồi vành lăn của lò quay nhà máy
Ximăng Hoàng Thạch do GS. TSKH Hàn Đức Kim (NARIME) thực hiện vào những
năm 1980. Tuy nhiên, chúng tôi chưa ghi nhận được các công trình trong nước khác
có liên quan tới gối đỡ thuỷ lực hướng trục.
Năm 2003, Viện Công Nghệ - Bộ Công Thương thực hiện đề tài cấp Nhà nước
mã số KC.05.22: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy nghiền bột siêu mịn hiệu suất
cao ứng d
ụng trong công nghiệp”[1]. Trong quá trình thực hiện, nhóm nghiên cứu đã
phân tích, đánh giá 2 phương án gối đỡ cho bàn nghiền (gối thuỷ lực và hệ thống gối
đỡ con lăn cơ khí) và đã có một số kết quả khảo sát, thiết kế được công bố trong Báo
cáo tổng kết đề tài. Tuy nhiên với tải nhỏ (80T) và năng suất 15T/h, hệ thống gối đỡ
con lăn cơ khí là giải pháp phù hợp với khả
năng chịu tải, năng suất thiết bị cũng như
khả năng về công nghệ chế tạo, đồng thời đơn giản được hệ thống điều khiển, giám
sát trạng thái làm việc của hệ thống đỡ bàn nghiền. Trong quá trình vận hành khai

10
thác thiết bị sau khi nghiệm thu đề tài, hệ thống gối đỡ con lăn cơ khí đã bộc lộ nhược
điểm chính là tuæi thä thÊp, thay thế, bảo dưỡng khó khăn…Bởi vậy, mặc dù thị
trường về máy nghiền đứng là có tiềm năng, nhưng do chưa hoàn thiện phần gối đỡ
bàn nghiền nên Viện Công nghệ chưa có điều kiện đáp ứng được thị trường v
ề máy
nghiền đứng.
Năm 2006, Viện Công nghệ đã thực hiện đề tài cấp Bộ mã số 20.06/RD - 2006:
“Nâng cao chất lượng cụm đỡ mâm nghiền nhằm cân bằng áp lực làm việc của máy
nghiền đứng”[2]. Kết quả của đề tài là đã xây dựng được giá thí nghiệm gối đỡ thuỷ
tĩnh và thử nghiệm đo đạc mô phỏng các điều kiện của gối
đỡ thuỷ lực máy nghiền
đứng. Kết quả quan trọng nhất của đề tài là chứng minh được khả năng ứng dụng gối
đỡ thuỷ lực hướng trục trong máy nghiền đứng.
Năm 2005, Công ty TNHH Nhà nước một thành viên Cơ khí Hà Nội
(HAMECO) thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy nghiền đứng (nghiền
than, nghiền liệu, nghiền Clinker) cho dây chuyền ximăng lò quay công suất 2.500
t
ấn clinker/ngày” thuộc Dự án KHCN: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thiết bị chủ
yếu cho dây chuyền đồng bộ sản xuất xi măng lò quay công suất 2.500 tấn
clinker/ngày thay thế nhập ngoại, thực hiện tiến trình nội địa hoá”[4] do Tổng Công
ty LILAMA chủ trì dự án. Tuy nhiên, một số cụm và chi tiết quan trọng trong đó có
Hộp giảm tốc tích hợp với gối đỡ thuỷ l
ực trong dự án này vẫn được nhập ngoại và
không có trong nội dung nghiên cứu.
Năm 2008, nhà xuất bản Xây dựng đã xuất bản cuốn sách “Máy, thiết bị và hệ
thống nghiền mịn sử dụng trong công nghiệp” [3] do các tác giả Vũ Liêm Chính, Đỗ
Quốc Quang, Cao Văn Mô thực hiện. Nội dung của cuốn sách có đề cập tới gối đỡ

thuỷ lực tích hợp với hộp giảm t
ốc của máy nghiền đứng nhưng do khuôn khổ của
cuốn sách và hạn chế về tài liệu nên các nội dung tính toán, thiết kế gối đỡ thuỷ lực
chưa được đề cập đầy đủ.
Tóm lại, cho đến nay, gối đỡ thuỷ lực hướng trục cỡ tải trọng tới 80T và lớn hơn
hầu như chưa có cơ sở nào ở Việt Nam tiến hành nghiên cứu tườ
ng tận và đầy đủ
trong khi việc hoàn thiện hệ thống gối đỡ bàn nghiền cho máy nghiền đứng, cụ thể là
gối đỡ thuỷ lực bôi trơn dạng thuỷ tĩnh là cần thiết để phát triển sản phẩm máy
nghiền.







11
Về thị trờng, trong nhng nm gn õy, mỏy nghin ng th h mi ó c
ng dng rng rói trong cỏc ngnh cụng nghip sn xut vt liu xõy dng cng nh
mt s ngnh cụng nghip khỏc cn n nguyờn cụng nghin. Cú c th trng nh
vy vỡ mỏy nghin ng cú nhiu u im v kt cu, hiu sut cao, cú tớnh kinh t
cao khi khai thỏc thit b v gi
m thiu ụ nhim mụi trng. Vit Nam, hu ht cỏc
nh mỏy ximng mi c xõy dng u s dng cụng ngh mỏy nghin ng trong
nghin liu, nghin than, nghin clinke. Cỏc thit b này u nhp ca nc ngoi, với
giá t ti hng triu USD/thiết bị . Để từng bớc làm chủ việc chế tạo toàn bộ thiết bị
máy nghiền đứng, đề tài tập trung nghiên cứu, tính toán, chế tạo và thử nghiệm Gối đỡ
thuỷ tĩnh dạng hớng trục dùng cho máy nghiền đứng năng suất tới 15T/giờ (tải trọng
tới 80T); đây là thiết bị khó nhất trong toàn bộ máy nghiền đứng. Một số yêu cầu đặt

ra đối với đề tài này là:
- Xây dựng cơ sở tính toán lý thuyết cho Gối đỡ thuỷ tĩnh.
- Thiết kế và chế tạo Gối đỡ thuỷ tĩnh có kết cấu tiên tiến, chất lợng cao, phù
hợp với trình độ công nghệ của Việt Nam.
- Khảo nghiệm, đo đạc các tham số kỹ thuật cần thiết để hiệu chỉnh hoặc khẳng
định các cơ sở tính toán lý thuyết và thiết kế.



















12

H×nh 1.6: M¸y nghiÒn ®øng cña h·ng Pfeiffer (CHLB §øc)

13
I.2. Mục tiêu và các nội dung nghiên cứu chính của đề tài:
1.2.1. Mục tiêu:
− Về nghiên cứu lý thuyết: Khảo sát các bài toán về bôi trơn màng dầu (Fluid
Film Lubricant) trên phương diện giải tích và kỹ thuật số để nắm vững bản chất vật lý
và toán học của vấn đề.
− Về nghiên cứu thiết kế: Xây dựng các tài liệu tính toán, thiết kế, công nghệ chế
tạo gối đỡ thuỷ t
ĩnh ứng dụng trong máy nghiền đứng có tính thực tiễn, phù hợp với
điều kiện công nghệ chế tạo trong nước.
− Về thực nghiệm trên mô hình: Thử nghiệm mô phỏng điều kiện làm việc của
gối đỡ thuỷ tĩnh trên giá thí nghiệm có sẵn. Xác định các thông số làm việc của hệ
thống trong điều kiện thí nghiệm.
− Về sản ph
ẩm vật chất của đề tài: Chế tạo và thử nghiệm thành công 01 hệ
thống gối đỡ thủy tĩnh lắp trên máy nghiền đứng cỡ năng suất 15T/h đảm bảo các tính
năng tiên tiến, an toàn, vận hành lâu dài, có thể sản xuất hàng loạt và thương mại hoá
sản phẩm.
1.2.2. Các nội dung nghiên cứu chính
− Nội dung 1: Khảo sát phân tích tình trạng sử dụng, nghiên cứu các máy nghiền
đứng và gố
i đỡ thuỷ lực trong nước.
− Nội dung 2: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết liên quan tới vấn đề ma sát, bôi trơn
màng dầu. Khảo sát nghiệm giải tích của bài toán gối đỡ thuỷ lực trên cơ sở phương
trình Reynolds.
− Nội dung 3: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế hệ thống gối đỡ thuỷ lực tích hợp với
hộp giảm tốc của máy nghiền đứng nă
ng suất đến 15T/h.
− Nội dung 4: Nghiên cứu, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo và gá lắp các chi
tiết chính. Chế tạo, lắp ráp và hiệu chỉnh các cụm thiết bị và toàn hệ thống gối thuỷ

lực.
− Nội dung 5: Lắp đặt hệ thống gối đỡ thuỷ lực lên máy nghiền đứng 15T/h. Chạy
khảo nghiệm không tải và có tải hệ thống gối đỡ thuỷ
lực.








14
TI LIU THAM KHO
(Tờn cụng trỡnh, tỏc gi, ni v nm cụng b, ch nờu nhng danh mc ó c trớch
dn để luận giải cho sự cần thiết nghiên cứu đề tài) .

1. Đề tài cấp Nhà nớc KC-05-22: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy nghiền bột
siêu mịn hiệu suất cao ứng dụng trong Công nghiệp. Chủ nhiệm đề tài KS. Ngô
Quốc Hng và nhóm thực hiện đề tài Viện Công nghệ Tổng VEAM Bộ Công
nghiệp.
2. Đề tài cấp Bộ mã số 20.06/RD 2006: Nâng cao chất lợng cụm đỡ mâm nghiền
nhằm cân bằng áp lực làm việc của máy nghiền đứng. Chủ nhiệm đề tài KS. Ngô
Quốc Hng Viện Công nghệ Tổng Công ty VEAM Bộ Công nghiệp.
3. T.S. Vũ Liêm Chính ( Chủ biên), T.S. Đỗ Quốc Quang, K.S. Cao Văn Mô
Máy thiết bị và hệ thống nghiền mịn sử dụng trong công nghiệp.
Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội 2008.
4. Dự án KHCN: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thiết bi chủ yếu cho dây chuyền
đồng bộ sản xuất xi măng lò quay công xuất 2.500 tấn Clinker/ ngày, thay thế
nhập ngoại, thực hiện tiến trình nội địa hóa. Chủ nhiệm dự án KS. Phạm Hùng

Tổng công ty Lắp máy Việt Nam - 2010.
5. Waukesha Bearings. 2003
Modular Tilting Pad Thrust Bearings.Tài liệu Internet.
6. FLENDER. -2006
Bevel Planetary Gear Units for Vertical Mill Drives. Tài liệu nội bộ.
7. LEG Slimline 2003
Low profile equalizingleg bearings. Tài liệu nội bộ.

15
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA GỐI ĐỠ THỦY LỰC
II.1. Lý thuyết bôi trơn màng dầu[1][2][4]
Trước khi đi vào phân tích cơ sở của lý thuyết bôi trơn, sẽ nhắc lại một số yếu tố và
bản chất của ma sát khi bôi trơn.
2.1.1. Ma sát bôi trơn giới hạn
Bôi trơn giới hạn xảy ra khi các bề mặt ma sát bị phân cách bởi một lớp chất bôi trơ
n
rất mỏng có chiều dày từ cỡ phân tử đến 0,1
m
µ
( hình 2.1). Tính chất bôi trơn giới hạn
hoàn toàn khác với tính chất của toàn khối chất bôi trơn.
+ Bôi trơn giới hạn bằng màng dầu:
Khi chiều dày của màng dầu nhỏ hơn 0,1
m
µ
( có thể do sự tăng nhiệt độ, tăng tải hay
giảm tốc độ gây ra) tính chất của nó khác hẳn dầu bôi trơn trong lòng khối dầu bôi trơn.
Trong trường hợp này hệ số ma sát không chỉ phụ thuộc vào độ nhớt của dầu mà còn phụ
thuộc rất nhiều vào các yếu tố khác, được gọi là tính bôi trơn. Tính bôi trơn là khả năng
đảm bảo tác dụng bôi trơn tốt nhất trong điề

u kiện lớp dầu bôi trơn đủ mỏng và tác dụng
của nó không chỉ quyết định bởi độ nhớt của dầu bôi trơn. Tuỳ thuộc vào khoảng cách từ
dầu bôi trơn đến về mặt ma sát, độ nhớt và các tính chất khác của chất lỏng bôi trơn thay
đổi một cách nhảy vọt, nghĩa là có một giới hạn rõ ràng giữa màng bôi trơn và dầu bôi
trơn còn lại trong cả khối dầu.
Trong các trường hợp giới hạn, các phân tử của chất bôi trơn bị hấp thụ được định
hướng rất cao, khác với sự hỗn loạn của chúng trong lòng chất lỏng. Các tính chất bôi
trơn của chất lỏng cũng sẽ được cải thiện khi độ dài phân tử của chúng được tăng lên. Hệ
số ma sát khi bôi trơn giới hạn so với không bôi trơn giảm từ 2 đến 10 lần, c
ường độ mòn
của chi tiết giảm đến hàng trăm lần.
Tất cả các chất lỏng bôi trơn (dầu) đều có khả năng được hấp thụ trên về mặt kim loại.
Độ bền của màng hấp thụ phụ thuộc vào các phân tử hoạt động được pha vào dầu với tư
cách chất phụ gia: axít hữu cơ, keo và các chất hoạt tính khác, các chất béo có trong thành
phần dầu thực vật, độ
ng vật cũng như trong thành phần của chất bôi trơn dẻo. Vì thế gần
như tất cả các dầu bôi trơn đều tạo thành trên bề mặt kim loại pha giới hạn có cấu trúc
tinh thể giả, chiều dày đến 0,1
m
µ
, nó có liên kết bền hoặc không bền với bề mặt kim loại.

16
Lớp màng bôi trơn giới hạn là dị hướng: ở hướng tiếp tuyến, các lớp phân tử dễ dàng
bị uốn, khi chiều dày đạt tới giá trị tới hạn, chúng sẽ có khả năng trượt tương đối với
nhau. Theo phương pháp tuyến với bề mặt, màng dầu có sức bền nén cao có thể đạt tới
ngàn N/mm
2
, giới hạn đàn hồi của màng dầu chịu nén trong trường hợp bôi trơn giới hạn
là rất cao.

+ Cơ chế ma sát bôi trơn giới hạn bằng màng dầu:
Dưới tác dụng của tải trọng, biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo xảy ra trên các vùng
tiếp xúc thực. Diện tích tiếp xúc thực là diện tích của các phần gián đoạn nằm gần nhau
nhất của b
ề mặt được phủ một lớp màng giới hạn của chất bôi trơn có chiều dày đến một
phân tử. Trên các diện tích tiếp xúc, có thể xảy ra sự thâm nhập của các nhấp nhô bề mặt
mà không phá huỷ màng bôi trơn. Sức cản chuyển động trượt là tổng sức cản trượt của
lớp giới hạn và sức cản gây “cày xới” bề mặt qua các thể tích nhấp nhô thâm nhập vào.
Ngoài ra, trên các diện tích tiếp xúc chịu biến dạng dẻo lớn nhất và tại các điểm có nhiệt
độ cao, có thể xảy ra sự phá huỷ màng dầu và bám dính bề mặt, có thể có sự xâm thực của
kim loại bề mặt. Điều này làm tăng sức cản chuyển động.

a) b)
Hình 2.1: Sơ đồ sự trượt của vật rắn khi bôi trơn giới hạn
a) Bôi trơn bề mặt lý tưởng, b) tiếp xúc của bề mặt thực
A- đoạn truyền tải trọng, B- đoạn tiếp xúc thực
Nhờ có độ linh động của các phân tử chất bôi trơn, hấp thụ xảy ra với tốc độ lớn trên
bề mặt ma sát, do đ
ó màng dầu có khả năng tự phục hồi khi có gián đoạn màng. Nó có vai
trò to lớn trong việc ngăn chặn quá trình xâm thực. Khi màng giới hạn không phục hồi,
dầu từ màng được hấp thụ lên phần tử mòn và bị đưa ra khỏi vùng ma sát, do đó xảy ta sự
thăng hoa của màng như chất rắn và đưa dầu vào không khí. Oxy hoá bề mặt gây ra mất
định hướng cấu trúc và phá huỷ màng giới hạn.

17
Trong trường hợp ma sát bôi trơn giới hạn, độ mòn của chi tiết là khá lớn. Diện tích
tiếp xúc thực A khá nhỏ do có sóng nhấp nhô bề mặt, vì vậy áp lực tiếp xúc có giá trị lớn
và màng dầu mỏng không thể bảo vệ bề mặt khỏi biến dạng dẻo. Đây là nguồn gốc dẫn
đến mòn chi tiết máy cũng như bản chất của bôi trơn giới hạn.
Ngoài yếu tố

hấp thụ, hiệu quả của bôi trơn giới hạn còn phụ thuộc vào tác động hoá
học của bề mặt kim loại và chất bôi trơn.
Ảnh hưởng của oxy đến quá trình ma sát khi bôi trơn giới hạn là rất lớn, kim loại đóng
vai trò chất xúc tác, hay chất mang ôxy để ôxy hoá dầu và tạo thành các hợp chất liên kết
bền vững với kim loại. Những phản ứng hoá học này xảy ra ở chỗ
có nhiệt độ cao và áp suất cao, tức là những điểm tiếp xúc kim loại với nhau. Dầu bôi
trơn cũng là chất mang ôxy chính.
Để nâng cao hoạt tính hoá học của dầu bôi trơn, dầu được bổ sung những phụ gia có
chứa hợp chất của lưu huỳnh, clo, phốt pho, có khi cả antimon và asen. Mặc dù bền vững
trên mặt ma sát, các chất phụ gia này còn bị phân huỷ và tác dụng với bề mặt kim loại tạo
nên các màng sunfit sắ
t, clorua sắt, phốt pho sắt. Những màng này ngăn sự tăng nhiệt độ
cục bộ. Màng tạo bởi cacbua hydro, clo hoá trên bề mặt thép có khả năng làm việc đến
300
0
C - 400
0
C và khi nhiệt độ cao hơn nó bị nung nóng chảy hay phân huỷ. Đối với màng
sunfit khả năng bôi trơn có thể đến 800
0
C. Dưới nhiệt độ tới hạn, các màng sẽ giống các
chất bôi trơn rắn.
2.1.2. Bôi trơn giới hạn với chất rắn
Một số chất rắn được gọi là chất bôi trơn rắn khi nó tạo ra và duy trì chế độ ma sát bôi
trơn giới hạn. Màng giới hạn có độ bền nén rất cao và độ bền cắt nhỏ. Từ đặc điểm này có
một số chấ
t có thể được sử dụng như chất bôi trơn ở trạng thái bôi trơn giới hạn: các chất
có cấu trúc mạng lớp, cấu trúc tấm, kim loại mềm, màng mỏng, chất dẻo…( graphit,
disunfit molipden MoS
2

, sunfit bạc, disunfit vonfram và một số hợp chất vô cơ).
Graphit có cấu trúc mạng lớp, độ bền nén vuông góc với các lớp cao, nhưng độ bền cắt
song song với các lớp nhỏ (hình 2.2). Theo lớp về mặt phẳng dễ tách thì lớp giới hạn tạo
thành có tính chất của lớp bôi trơn giới hạn. Độ cứng của graphit theo hướng vuông góc
với mặt phẳng các lớp gần tương đương với kim c
ương nên các phân tử graphit có thể
thâm nhập vào mạng kim loại mà không bị phá huỷ, tạo thành màng giới hạn graphit bền

18
vững và hầu như không có sự tiếp xúc của kim loại các bề mặt ma sát. Hệ số ma sát khi
bôi trơn bằng graphit có giá trị rất nhỏ khoảng 0,03÷0,04. Khi có ẩm và màng oxy kim
loại sẽ làm tăng cường độ bám dính graphit vào bề mặt kim loại và tăng bền lớp giới hạn.
Màng ẩm hoặc màng oxyt tồn tại trên bề mặt ma sát là điều kiện cần thiết để graphit có
tác dụng bôi trơn.
Disunphit molipden (MoS
2
) có mạng tinh thể tương tự như graphit nên được dùng làm
chất bôi trơn ở nhiệt độ thấp (đến -50
0
C) và trong chân không.(Hình 2.3)
Cần chú ý rằng, ở nhiệt độ 583
0
C nó trở thành triôxyt rất rắn nên trở thành hạt mài làm
mòn chi tiết máy. Sự có mặt của màng ẩm MoS
2
làm lực ma sát tăng lên, có khả năng là
do hơi ẩm phản ứng với nguyên tử lưu huỳnh làm gỉ bề mặt thép.

Kim loại mềm có thể được sử dụng làm chất bôi trơn rắn, không bị biến cứng trong
khoảng nhiệt độ làm việc và không bị tạo thành các dung dịch rắn, dòn với các kim loại
nền của bề mặt ma sát. Muốn vậy nhiệt độ làm việc phải lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại. Khi
bôi trơn bằng kim loại, vai trò của chất bôi trơn cacbuahyđro thay đổi, nó trở thành
phương ti
ện vận chuyển kim loại vào vùng ma sát, tham gia vào các quá trình hoá lý trên
bề mặt tiếp xúc khi tạo thành mạng kim loại, làm nguội và bảo vệ các kết cấu ma sát khỏi
bị gỉ.
Các chất bôi trơn rắn là kim loại mềm thường dùng là chì, thiếc, indi. Cơ chế tác dụng
của màng kim loại mỏng phủ nên nền kim loại rắn được giải thích như sau:
Hình 2.3: Cấu trúc tinh thể Disunphit Molipden (MoS
2
)
1- Nguyên tử Molipden
2- Nguyên tử lưu huỳnh
Hình 2.2: Cấu trúc tinh thể Graphit

19
Màng kim loại mềm có độ bền nén tốt, giữ không cho các bề mặt ma sát tiếp xúc và
thâm nhập vào nhau. Khi có chuyển động tương đối thì xảy ta hiện tượng cắt trong kim

loại mềm. Do giới hạn sức bền cắt không lớn diện tích tiếp xúc do nền rắn cũng không
lớn nên lực ma sát nhỏ. Ngược lại màng phủ lên trên nền mềm bị biến dạng nhiều lần
dưới tác dụng của t
ải do đó điện tích tiếp xúc thực tăng dẫn đến lực ma sát tăng.
2.1.3. Bôi trơn nửa ướt
Bôi trơn nửa ướt xảy ra khi đồng thời tồn tại cả bôi trơn ướt và bôi trơn giới hạn. Khi
đó tải trọng pháp tuyến sẽ cân bằng với lực pháp tuyến của phần bề mặt tiếp xúc và áp
suất thuỷ động của màng dầu. Trong trường hợp này, lực ma sát là tổng của hai lực thành
phần: thành phần tiếp tuyến của lực tương tác bề mặt và sức cản trượt của lớp dầu. Khi
bôi trơn nửa ướt hiệu ứng thuỷ động xảy ra trong hai trường hợp sau:
- Trường hợp thứ nhất: trạng thái hình học vĩ mô của các bề mặt tiếp xúc ma sát tạo
thành chiều chêm dầu (khe hở thu hẹp dần). Khi đó với những thông số ma sát thích hợp
sẽ xuất hiện hiệu ứng thuỷ động và tạo ra lực nâng, nhưng không đủ tiếp nhận toàn bộ tải
trọng, do đó vùng trên bề mặt tiếp xúc sẽ tồn tại những vùng tiếp xúc thực và dòng chất
lỏng sẽ bao lấy các phần bề mặt tiếp xúc.
- Trường hợp thứ hai: nhấp nhô bề mặt nằm giữa các khu vực tiếp xúc tạo ra nh
ững
chỗ thu hẹp và mở rộng theo chiều cao và theo hướng chuyển động tương đối, với lượng
dầu đủ lớn sẽ hình thành các nêm dầu vi mô thuỷ động (hình 2.4). Hiệu ứng bôi trơn này
hình thành ngay cả khi vận tốc trượt khá nhỏ.
Trong trường hợp bôi trơn bằng chất lỏng, ngoài tác dụng bôi trơn, nó còn đóng vai
trò của chất làm mát bề mặt ma sát và kết cấu ma sát.


Hình 2.4: Sơ đồ nêm dầu vi mô thuỷ
động do các nhấp nhô bề mặt khi
chuyển động tương đối tạo nên.
h
0
) khe hẹp nhỏ nhất,

a
)
chiều dài nêm dầu.

20
2.1.4. Bôi trơn ướt - bôi trơn màng dầu (trường hợp nghiên cứu của đề tài).
Khi có tồn tại lớp chất bôi trơn giữa các bề mặt ma sát, nếu chiều dày của nó không
nhỏ hơn 1
m
µ
và lớn hơn độ cao tổng của các nhấp nhô của hai bề mặt ma sát, khi đó ma
sát ngoài của các vật rắn sẽ trở thành ma sát trong của các lớp dầu. Khi bôi trơn ướt áp
suất của màng dầu sẽ cân bằng với ngoại lực, nó được gọi là lớp tải. Khi chiều dày lớp
dầu lớn hơn chiều dày màng giới hạn, thì ảnh hưởng của bề mặt cứng tới các phân tử dầ
u
ở xa sẽ giảm đi. Các lớp dầu cách bề mặt ma sát 0,5
m
µ
sẽ chuyển động tự do với nhau.
Lực ma sát sẽ chỉ phụ thuộc vào nội ma sát
(độ nhớt) của dầu và bằng tổng lực cản trượt của các lớp dầu theo chiều dày màng dầu.
Ma sát ướt với hệ số ma sát nhỏ là tối ưu đối với các kết cấu ma sát về khả năng mất mát
năng lượng, độ bền mòn và tuổi thọ, khi đó hệ s
ố ma sát không phụ thuộc vào bản chất
của bề mặt lắp ghép.
Hiện tượng ma sát khi bôi trơn ướt là rất phức tạp được thể hiện trên (hình 2.5). Hình
này cho thấy: các phân tử của chất hoạt tính bề mặt có trong dầu được hấp thụ trên bề mặt
trong lớp phân tử mono, trên đó tạo thành lớp giới hạn, liền lớp giới hạn là vùng chuyển
động vi mô, cuối cùng là dầu chả
y tầng.

Có hai phương pháp tạo áp suất ở lớp dầu mang tải, đó là phương pháp bôi trơn thuỷ
động - áp suất phụ thuộc vào vận tốc chuyển động và phương pháp bôi trơn thuỷ tĩnh - áp
suất của lớp dầu do nguồn dầu áp lực cao ở bên ngoài cung cấp.











Hình 2.5: Sơ đồ mặt cắt của bề mặt kim loại
và lớp vật liệu bôi trơn lỏng
1- Cấu trúc kim loại ban đầu;
2- tinh thể bị biến dạng có hướng;
3- tinh thể bị phá huỷ,bị ôxy hoá và lớp hấp
thụ bề mặt;
4- lớp phân tử mono; 5- lớp giới hạn;
6- vùng chuyển động vi mô;
7- dòng dầu chảy tầng

21
Nền tảng để xây dựng lý thuyết bôi trơn được dựa trên phương trình Reynolds với
các giả thiết sau:
- Bỏ qua tác dụng của lực khối
- Áp lực không đổi theo chiều dày của lớp bôi trơn.
- Độ cong của bề mặt bôi trơn xem như không đáng kể.

- Bỏ qua sự trượt của các lớp biên, nghĩa là vận tốc tương đối của lớp biên chất bôi
trơn với b
ề mặt bôi trơn sẽ bằng vận tốc của bề mặt đó.
- Chất bôi trơn được khảo sát là chất lỏng Newton.
- Dòng bôi trơn được xem như dòng chảy tầng và chuyển động dừng của chất lỏng
không nén được.
- Có thể bỏ qua lực quán tính
Hệ phương trình Reynolds trong không gian ba chiều có dạng:

0=
∂
∂
y
p
;
2
2
y
v
x
p
x
∂
∂
=
∂
∂
µ
;
2

2
z
v
z
p
x
∂
∂
=
∂
∂
µ

Trong trường hợp cụ thể của bài toán bôi trơn màng dầu, ta quan tâm nhất là đường
cong phân bố áp suất và khả năng chịu tải của màng dầu trên cơ sở khảo sát nghiệm của
phương trình Reynolds.
II.2. Khảo sát nghiệm giải tích của bài toán gối đỡ thủy lực trên cơ sở phương trình
Reynolds[5][6][7][8]
Gối đỡ thuỷ lực đỡ bàn nghiền của máy nghiền đứng là dạng ổ trượt ch
ặn (hướng
trục), bôi trơn thuỷ động, hoặc thuỷ tĩnh.
Để hình thành chế độ bôi trơn thuỷ động phải bảo đảm giữa hai bề mặt phải tạo được
khe hở hình chêm, dầu có độ nhớt nhất định phải liên tục chảy vào khe hở đó và vận tốc
tương đối giữa hai bề mặt phải có phương, chiều thích hợp và trị số đủ lớn. Đối với ổ
trượt chặn thuỷ động, khe hở hình chêm được tạo bằng các mặt vát nghiêng theo một
hướng, hoặc sử dụng kết cấu quay lắc tự lựa vị trí.


22

Hình 2.6. Sơ đồ kết cấu ổ chặn thuỷ động
Trong ổ trượt chặn thuỷ tĩnh, màng dầu bôi trơn giữa hai bề mặt có chiều dày h được
hình thành do bơm dầu có áp suất cao vào các hốc (buồng) giữa hai bề mặt. Chiều dày
màng dầu h không đổi ngay cả khi tốc độ tương đối giữa hai bề mặt ma sát bằng không
(0). Gối đỡ thuỷ tĩnh có thể có dạng hình học bất kỳ: phẳng, trụ, tròn, côn, hoặc cầu
nhưng dạng của mặt tỳ luôn tương ứng với dạng của mặt tựa. Dòng dầu hướng từ hốc
theo bề mặt tựa ra phần chu vi của nó, sau đó được cấp trở lại các hốc bằng hệ thống bơm
bôi trơn. Để khe hở giữa hai mặt của gối đỡ thuỷ tĩnh ( hình 2.7) không đổi thì lượng dầu
ra khỏi gối trong một đơn vị thời gian phải b
ằng lượng dầu cấp vào nó.










Như ta đã biết, phương trình Reynolds là nền tảng
để xây dựng lý thuyết bôi trơn. Bởi vậy để tính toán
ổ trượt nói chung và ở trượt chặn nói riêng các tính toán đều dựa trên việc khảo sát
nghiệm của phương trình này.


Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý cấp dầu cho gối đỡ thủy tĩnh
1- Cấp dầu cho gối khác; 2- Gối đỡ; 3- Mặt tỳ; 4- Biểu

đồ áp lực; 5- Đường cấp dầu; 6- Bộ tiết lưu; 7- Chia
đường cấp; 8- Cấp dầu; 9- Van an toàn; 10- Bơm;
11- Hướng dòng dầu; 12- Lỗ cấp dầu bôi trơn; 13- Bề
mặt tựa; 14- Buồng có áp;

W- Tải tác dụng; h- Chiều dầy màng dầu; p
p
- Áp lực bơm;
p
r
- Áp lực trong buồng; p
s
- Áp lực cung cấp.