1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Tất cả các số liệu và kết quả
nghiên cứu trong luận án là trung thực, khách quan, chưa từng được tác giả khác công
bố.
Tập thể GVHD
Hà Nội, ngày 27 tháng 01 năm 2023
Nghiên cứu sinh
2
LỜI CẢM ƠN
Luận án này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của các thầy GS. TS. Đinh Văn Phong,
TS. Phạm Minh Hải cùng với những chỉ dẫn định hướng về mặt khoa học, sự động viên
của các thầy cô trong Nhóm chuyên môn Thiết kế hệ thống cơ khí, Trường Cơ khí, Đại
học Bách khoa Hà Nội (trước đây là Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Viện Cơ khí,
Đại học Bách Khoa Hà Nội). Tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đối với
các thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô trong đơn vị công tác đã tạo điều kiện thuận lợi
và tận tình giúp đỡ tác giả trong thời gian học tập và nghiên cứu.
Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới Phòng Đào tạo cùng các Phòng-Ban khác trong
Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi và tận tình giúp đỡ tác giả trong
quá trình làm nghiên cứu sinh.
Tác giả cũng bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Đại tá Phạm Quang Minh cùng các cộng
sự tại Viện Tên lửa – Viện Khoa học và Công nghệ quân sự - Bộ Quốc phòng đã hỗ trợ
tác giả trong quá trình lắp đặt và vận hành hệ thống đo.
Cuối cùng, tác giả xin được bày tỏ lỏng biết ơn đến những người thân trong gia đình đã
luôn quan tâm, cảm thông, động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian học tập và
nghiên cứu.
Tác giả luận án
3
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ..................................................... 6
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ........................................................................... 11
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................... 14
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 15
CHƯƠNG 1 ................................................................................................................... 19
TỔNG QUAN VỀ Ổ KHÍ ĐỘNG ĐÀN HỒI ............................................................... 19
1.1 Cấu tạo và nguyên lí làm việc ............................................................................. 20
1.1.1 Cấu tạo .......................................................................................................... 20
1.1.2 Nguyên lí làm việc ........................................................................................ 20
1.2 Ưu nhược điểm của ổ khí động đàn hồi .............................................................. 21
1.2.1 Ưu điểm ........................................................................................................ 21
1.2.2 Nhược điểm .................................................................................................. 22
1.3 Phạm vi ứng dụng ................................................................................................ 22
1.4 Phân loại ổ khí động đàn hồi ............................................................................... 23
1.4.1 Theo khả năng tiếp nhận tải trọng: ............................................................... 23
1.4.2 Theo cấu trúc đệm ........................................................................................ 24
1.5 Khái quát về lịch sử phát triển của ổ khí động đàn hồi ....................................... 28
1.6 Tình hình nghiên cứu ngoài nước về ổ khí động đàn hồi .................................... 31
1.6.1 Mô hình hóa cấu trúc đệm để nghiên cứu về các đặc tính động lực học ..... 31
1.6.2 Nghiên cứu về các thông số động lực học của cấu trúc đệm ....................... 37
1.6.3 Nghiên cứu về động lực học trục quay ......................................................... 38
1.6.4 Thiết kế và đánh giá các cấu trúc đệm mới .................................................. 40
1.6.5 Nghiên cứu về khả năng tải .......................................................................... 46
1.6.6 Nghiên cứu về phủ bề mặt ............................................................................ 48
1.7 Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................................ 49
1.8 Hướng nghiên cứu của luận án ............................................................................ 50
1.8.1 Những nhận xét rút ra từ tình hình nghiên cứu ............................................ 50
4
1.8.2 Định hướng nghiên cứu của luận án ............................................................. 50
CHƯƠNG 2 ................................................................................................................... 52
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN HỆ TRỤC-Ổ ....................................................... 52
2.1 Thiết lập các phương trình đặc tính của hệ trục-ổ đệm khí ................................. 52
2.1.1 Phương trình phân bố áp suất màng khí ....................................................... 53
2.1.2 Phương trình chuyển động tâm trục ............................................................. 62
2.1.3 Phương trình biến dạng đàn hồi của cấu trúc đệm ....................................... 68
2.3 Phương pháp giải hệ phương trình vi phân chuyển động .................................... 70
2.3.1 Phương trình chuyển động của toàn hệ ........................................................ 70
2.3.3 Điều kiện biên của hệ ................................................................................... 71
2.3.4 Phương pháp tính toán quỹ đạo tâm trục ...................................................... 71
2.3.5 Phương pháp xác định tính ổn định của trạng thái cân bằng và tốc độ tới hạn
............................................................................................................................... 71
CHƯƠNG 3 ................................................................................................................... 73
XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN LỚP ĐỆM SÓNG VÀ ................................... 73
KHẢO SÁT THAM SỐ ................................................................................................ 73
3.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................ 73
3.2 Mô hình đàn hồi của lớp đệm sóng ..................................................................... 74
3.2.1 Phương trình xác định đường đàn hồi của một sóng .................................... 74
3.2.2 Phương pháp xác định đường đàn hồi của một sóng ................................... 76
3.2.3 Điều kiện biên ............................................................................................... 78
3.2.4 Kết quả tính toán .......................................................................................... 79
3.3 Xác định độ cứng danh nghĩa của cả cấu trúc đệm ............................................. 81
3.4 Khảo sát mức độ ảnh hưởng của các tham số cấu trúc đệm tới độ cứng danh
nghĩa .......................................................................................................................... 83
3.5 Khảo sát ảnh hưởng của các thông số công nghệ và cấu trúc tới đáp ứng động lực
học của ổ khí động đàn hồi ........................................................................................ 85
3.5.1 Kết quả mô phỏng động lực học ................................................................... 86
3.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của các tham số tới tốc độ tới hạn của ổ trong trường
hợp trục đỡ bởi một ổ ............................................................................................ 87
5
3.5.3 Khảo sát ảnh hưởng của các tham số tới tốc độ tới hạn của ổ trong trường
hợp trục đỡ bởi hai ổ .............................................................................................. 90
CHƯƠNG 4 ................................................................................................................... 93
THỰC NGHIỆM TRỤC QUAY VÀ XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG CẤU TRÚC ĐỆM ..... 93
4.1 Xây dựng hệ thống thí nghiệm ............................................................................ 93
4.1.1 Chế tạo ổ khí động đàn hồi dạng sóng thế hệ I ............................................ 93
4.1.2 Xây dựng hệ thống đo .................................................................................. 96
4.1.3 Chế tạo trục ................................................................................................... 99
4.2 Thực nghiệm xác định độ cứng danh nghĩa của cấu trúc đệm ............................ 99
4.2.1 Mô hình thí nghiệm ...................................................................................... 99
4.2.2 Trình tự thí nghiệm ..................................................................................... 101
4.2.3 Kết quả và thảo luận ................................................................................... 101
4.3 Thực nghiệm xác định quỹ đạo tâm trục quay .................................................. 106
4.3.1 Mô hình thí nghiệm .................................................................................... 106
4.3.2 Trình tự thí nghiệm ..................................................................................... 107
4.3.3 Kết quả và thảo luận ................................................................................... 107
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 111
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ...................... 113
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 114
