Chương 7. Ổ trục

11/1/2019 Chương Ổ trục co ng c om 7.2 Ổ lăn du o Nội dung ng th an u  Khái niệm chung cu  Một số loại ổ lăn thơng dụng  Cơ sở tính ổ lăn  Tính tốn lựa chọn ổ lăn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.1.Khái niệm chung Cơng dụng • Đỡ trục • Giữ trục có vị trí xác định khơng gian ng c om • Tiếp nhận tải trọng co Công dụng ổ lăn 7.2.1 Khái niệm chung Ma sát cu u du o ng th an CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.1 Khái niệm chung Ma sát  Ma sát ổ lăn Là ma sát lăn => hệ số ma sát nhỏ + Ổ bi: f = 0,0012- 0,0035 + Ổ đũa: f = 0,002- 0,006 ng c om Ma sát ướt ổ trượt f = 0,001- 0,008 7.2.1 Khái niệm chung Cấu tạo cu u du o ng th an http://indotech.vn/vi/2016/03/02/luc-ma-sat-la-gi/ co Ma sát ổ lăn Vịng ngồi (lắp lên gối trục) Vòng (lắp lên ngõng trục) Con lăn Vịng cách Ngồi cịn có vịng bảo vệ, hai vế CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.1 Khái niệm chung Phân loại  Theo khả tiếp nhận tải trọng Ổ đũa lòng cầu dãy c om - Ổ đỡ: Chỉ chịu lực hướng tâm Fr (hình 1.a,b; hình 2.a,b,c) Hình Hình ng Ổ kim Ổ đũa ngắn đỡ dãy co Ổ bi lòng cầu dãy du o ng th an Ổ bi đỡ dãy 7.2.1 Khái niệm chung Phân loại  Theo khả tiếp nhận tải trọng cu u - Ổ đỡ chặn: Chịu lực hướng tâm Fr + dọc trục Fa Hình Ổ bi đỡ chặn dãy Hình Ổ đũa đỡ chặn +  - góc tiếp xúc Nhận xét: Góc tiếp xúc tăng => khả chịu lực dọc trục Fa tăng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.1 Khái niệm chung Phân loại  Theo khả tiếp nhận tải trọng c om - Ổ chặn đỡ: Chịu lực dọc trục Fa , đồng thời chịu đượt lực hướng tâm (H.5) co ng Hình 7.2.1 Khái niệm chung Phân loại du o ng th an  Theo khả tiếp nhận tải trọng cu u - Ổ chặn: Chỉ chịu lực dọc trục mà không chịu lực hướng tâm (H6,7) Hình Hình 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.1 Khái niệm chung Phân loại  Theo cỡ đường kính chiều rộng (khả chịu tải) .Cỡ Nhẹ/Trung/ Nặng  Cỡ Hẹp/Rộng  Theo dạng lăn .Ổ bi (a) c om  Ổ đũa trụ (b)  Ổ đũa kim (c)  Ổ đũa (d)  Ổ hình tăng trống (e) – đối xứng co ng (f) – không đối xứng du o ng th an 11 7.2.1 Khái niệm chung Phân loại cu u  Theo số dãy lăn 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.1 Khái niệm chung Phân loại  Theo khả tự điều chỉnh vị trí .Ổ tự lựa: cho phép vịng nghiêng so với vịng ngồi gối đỡ c om .Ổ lắp tùy động: cho phép ổ vòng ổ di chuyển co ng dọc trục 7.2.1 Khái niệm chung Một số loại ổ lăn du o ng th an 13  Ổ lăn có nhiều loại nhiều kích thước u  Ổ lăn thường dùng tiêu chuẩn hóa cu  Ổ bi đỡ dãy: o Chủ yếu chịu lực hướng tâm o Khả tự lựa o Có thể làm việc với vận tốc cao 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.1 Khái niệm chung Một số loại ổ lăn  Ổ bi lòng cầu dãy o Chủ yếu chịu lực hướng tâm o Ổ làm việc bình thường trục nghiêng góc 2- độ o Dùng trường hợp khó đảm c om bảo lắp ổ trục đồng tâm  Ổ đũa ngắn đỡ dãy o Chủ yếu chịu lực hướng tâm o Chịu tải lớn, chịu va đập tốt co ng o Ổ có yêu cầu cao lắp đồng tâm du o ng th an 15 7.2.1 Khái niệm chung Một số loại ổ lăn cu u  Ổ đũa đỡ lòng cầu dãy o Chủ yếu chịu lực hướng tâm o Khả chịu lực hướng tâm gấp đơi so với ổ bi đỡ lịng cầu dãy kích thước o Thích hợp với trục bị uốn nhiều, không đảm bảo lắp ghép đồng tâm  Ổ kim o Chịu lực hướng tâm lớn o Hệ số ma sát tương đối lớn o Không chịu lực dọc trục, tuổi thọ thấp 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.1 Khái niệm chung Một số loại ổ lăn  Ổ bi đỡ chặn dãy: o Chịu lực hướng tâm + lực dọc trục o Khả chịu lực dọc trục phụ thuộc vào góc tiếp xúc  bi với vịng ngồi o  tăng => khả chịu lực dọc trục ổ co ng c om tăng du o ng th an 17 cu u  Ổ đũa côn đỡ chặn: 7.2.1 Khái niệm chung Một số loại ổ lăn o Chịu lực hướng tâm+ lực dọc trục chiều lớn o Tháo lắp đơn giản o Thường dùng trục lắp BR côn, nghiêng, HGT công suất lớn o Chịu tải trọng cao hơn, độ cứng cao o Khả quay nhanh  Ổ bi chặn: o Chỉ chịu lực dọc trục o Làm việc với vận tốc thấp trung bình 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.1 Khái niệm chung Ký hiệu ổ lăn  Theo TCVN 37776-83 ổ lăn ký hiệu chữ số  Ví dụ: 7204, 6307  Hai số đầu tính từ phải sang biểu thị đường kính ổ Đối với ổ có đường kính từ 20  495 mm, số 1/5 đường kính => nhân số với => đk ổ .c om  Đối với ổ có đường kính từ 10-20 mm, ký hiệu sau: - Đường kính ổ, mm 10 12 15 17 - Ký hiêu: 00 01 02 03  Số thứ từ phải sang biểu thị cỡ ổ: co ng 8,9- siêu nhẹ; 1,7- đặc biệt nhẹ; 2,5 – nhẹ; 3,6 trung bình; 4- nặng du o ng th an 19 7.2.1 Khái niệm chung Ký hiệu ổ lăn  Số thứ từ phải sang trái biểu thị loại ổ: u  Ổ bi đỡ dãy  Ổ đũa trụ ngắn đỡ  Ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy  Ổ kim ổ đũa trụ dài  Ổ đũa trụ xoắn đỡ  Ổ bi đỡ chặn  Ổ đũa côn  Ổ bi chặn, ổ bi chặn đỡ  Ổ đũa chặn, ổ đũa chặn đỡ cu  Ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy 20 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.1 Khái niệm chung Cấp xác  Theo tiêu chuẩn GHOST 520- 71 quy định cấp xác: 0, 6, 5, theo thứ tự cấp xác tăng dần  Độ xác ổ lăn: độ xác kích thước lắp ghép vịng ổ độ xác quay vịng ổ  Độ xác quay (độ đảo hướng tâm, độ đảo dọc trục) có ý c om nghĩa quan trọng liên quan đến tải trọng động, tiếng ồn co ng  Cấp xác cao => giá thành đắt, độ đảo hướng tâm nhỏ 7.2.2 Cơ sở tính tốn ổ lăn Sự phân bố tải không cu u du o ng th an 21  Xét ổ bi đỡ Con lăn đối diện Fr chịu tải lớn Phân bố tải trọng 22 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.2 Cơ sở tính tốn ổ lăn Sự phân bố tải khơng • Tải phân bố không đều, tải lớn lớn nhiều so với tải trung bình: • Với ổ bi: F0 =5.(Fr/Z) • Với ổ đũa: F0= 4,5.(Fr/Z) • Ổ chặn phân bố hơn: c om Fmax=1,25.(Fa/Z) Fa – lực dọc trục • Z- số lăn co ng • Fr/Z, Fa/Z = tải trung bình lên lăn du o ng th an 23 7.2.2 Cơ sở tính tốn ổ lăn  Ứng suất  Công thức Hertz:  H max  0,38 cu u •Bán kính cong tương đương:  A lấy dấu (+) – tiếp xúc B lấy dấu (-) – tiếp xúc  A  B F0 E 2 1  1   Ưs tiếp xúc vòng lớn vịng ngồi  HA   HB Vịng nhanh hỏng hơn?  Vòng * Đối với ổ chặn ứng suất vòng lăn nhau 24 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.2 Cơ sở tính tốn ổ lăn  Sự thay đổi ứng suất co ng c om  Ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động gián đoạn Tần số thay đổi phụ thuộc vào vòng quay du o ng th an 25 7.2.2 Cơ sở tính tốn ổ lăn  Sự thay đổi ứng suất cu u  Ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động gián đoạn Tần số thay đổi phụ thuộc vào vịng quay * Vịng ngồi quay, điểm tiếp xúc A ko di chuyển=> lần lăn vào tiếp xúc => vòng lại chịu ứng suất lớn lần=> ưs tăng lên=> ổ chóng hỏng mỏi * Đối với ổ chặn ứng suất thay đổi khơng phụ thuộc vịng quay 26 13 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.2 Cơ sở tính toán ổ lăn  Sự thay đổi ứng suất  Ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động gián đoạn Tần số thay đổi phụ thuộc vào vòng quay .c om Câu hỏi: Muốn giảm mòn, tăng tuổi thọ cho ổ lăn, nên cho ổ làm việc với vịng quay? ng * Vịng ngồi quay, điểm tiếp xúc A ko di chuyển=> lần lăn vào tiếp xúc => vòng lại chịu ứng suất lớn lần=> ưs tăng lên=> ổ chóng hỏng mỏi co * Đối với ổ chặn ứng suất thay đổi khơng phụ thuộc vịng quay du o ng th an 27 7.2.2 Cơ sở tính tốn ổ lăn  Sự thay đổi ứng suất cu u  Ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động gián đoạn Tần số thay đổi phụ thuộc vào vòng quay Câu hỏi: Muốn giảm mòn, tăng tuổi thọ cho ổ lăn, nên cho ổ làm việc với vòng quay? Vịng quay * Vịng ngồi quay, điểm tiếp xúc A ko di chuyển=> lần lăn vào tiếp xúc => vòng lại chịu ứng suất lớn lần=> ưs tăng lên=> ổ chóng hỏng mỏi * Đối với ổ chặn ứng suất thay đổi khơng phụ thuộc vịng quay 28 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.2 Cơ sở tính tốn ổ lăn  Khả tải Số mũ  Khả tải động (C)  mH N  const H max Số chu kỳ chịu tải Ưs tiếp xúc bề mặt lăn vòng ổ Thay H = Q  mH L  const c om Thay N =L Tuổi thọ (triệu vòng quay) H max Q m L  const Tải trọng quy ước co m =3 - ổ bi m =10/3 - ổ đũa 29 du o ng th an C  Q.L1/ m ng -Thực nghiệm xác định trọng tải không đổi ứng với L = 106 vịng quay 7.2.2 Cơ sở tính tốn ổ lăn Khả tải u  Khả tải động (C) tải trọng tĩnh tiếp nhận mà khơng 90% số ổ loại, kích thước lấy làm thí nghiệm chưa xuất dấu hiệu tróc mỏi sau triệu vòng quay cu  Khả tải tĩnh (C0) tải trọng tĩnh gây nên vùng tiếp xúc chịu tải lớn lăn rãnh lăn biến dạng dư tổng cộng 0.0001 giá trị đường kính lăn o Khả tải động dùng để tính chọn ổ với số vịng quay: n  vg/phút o Khả tải tĩnh: dùng làm chọn ổ lăn làm việc với số vòng quay thấp n < 1vg/phút, đồng thời dùng để kiểm nghiệm ổ lăn chọn theo khả tải động 30 15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.3 Các dạng hỏng tiêu tính tốn  Các dạng hỏng:  Ổ lăn bị hỏng mỏi gây tróc rỗ lăn, vòng lăn, gẫy vòng cách…  Con lăn vòng lăn mòn  Biến dạng dư mức  Chỉ tiêu tính tốn c om  Tính ổ lăn theo khả tải động co ng  Tính ổ theo khả tải tĩnh 31 7.2.4 Tính tốn lựa chọn ổ lăn du o ng th an Các dạng hỏng  Tính ổ theo khả tải động  Khả tải động dùng để tính chọn ổ với số vòng quay: u n  vòng/phút cu  Điều kiện: C yc  Q.L1/ m  C  Cyc – khả tải động yêu cầu ổ  Q – tải trọng tương đương tác dụng lên ổ  L – Tuổi thọ (triệu vòng quay) yêu cầu ổ  m – hệ số (m=3 với ổ bi; m = 10/3 ổ đũa)  C – khả tải động ổ lăn (tra bảng) 32 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.4 Tính tốn lựa chọn ổ lăn  Tính ổ theo khả tải động  Q – tải trọng tương đương tác dụng lên ổ lăn  Ổ đỡ đỡ chặn Q  ( XVFr  YFa ) K đ K t  Ổ chặn đỡ Q  ( XFr  YFa ) K đ K t  Ổ Chặn Q  Fa K đ K t Q  VFr K đ K t c om  Ổ trụ ngắn đỡ co ng * Fr – lực hướng tâm tác dụng vào ổ = tổng véc-tơ phản lực hướng tâm gối đỡ •Fa – lực dọc trục tác dụng vào ổ • V- hệ số ảnh hưởng vịng quay (V=1 -vịng trong; V=1,2vịng ngồi) • Kđ – hệ số ảnh hưởng đặc tính tải trọng • Kt- hệ số ảnh hưởng nhiệt độ • X,Y – hệ số tải trọng hướng tâm dọc trục (tra bảng) du o ng th an 33 7.2.4 Tính tốn lựa chọn ổ lăn  Tính ổ theo khả tải động  L – tuổi thọ yêu cầu với ổ lăn (triệu vòng quay) 60.Lh n 106 cu u L  Lh – tuổi thọ yêu cầu ổ (tính số làm việc)  n – tốc độ quay vòng ổ (vg/ph)  Xác định X, Y + Dựa vào Fa V Fr so sánh với e (tra bảng) + Ổ bi đỡ dãy, tất loại ổ đỡ chặn dãy: Fa e V Fr X  1; Y  Tham khảo: B11.4/tr 215 – Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí , tập 34 17 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.4 Tính tốn lựa chọn ổ lăn  Xác định lực Fa tác dụng vào ổ  Đối với ổ bi đỡ, ổ bi lòng cầu dãy: Fa = Fat  Đối với ổ bi đỡ chặn ổ đũa cơn, ngồi Fat cần tính thêm ảnh hưởng phản lực dọc trục Fs từ c om ổ lăn tồn góc tiếp xúc () lăn vòng ổ co ng ổ đỡ chặn 7.2.4 Tính tốn lựa chọn ổ lăn  Xác định lực Fa tác dụng vào ổ du o ng th an 35  Fs : nội lực dọc trục lực hướng tâm Fr gây  Ổ bi đỡ chặn: Fsi = e.Fri; e tra bảng cu u  Ổ đũa côn: Fsi = 0,83e.Fri ; e =1,5.tg() với  góc tiếp xúc  Chiều Fs: tác dụng ngược chiều chịu tải dọc trục ổ (từ khe hẹp khe rộng)  Tổng lực dọc trục tác động lên ổ:  F F  F Nếu  F F  F   F Nếu  F F  F  F zj sk at zj sj aj zj sj aj zj sj 36 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.4 Tính tốn lựa chọn ổ lăn Tính ổ theo khả tải tĩnh - Xét cho trường hợp số vòng quay ổ: n < vg/phút;  Điều kiện: Qt  C0 Khả tải tĩnh + Ổ đỡ, ổ đỡ chặn: Qt  X o Fr  Yo Fa + Ổ chặn, chặn đỡ: Qt  2,3Fr tg  Fa c om Tải trọng quy ước co ng + Xo; Yo – Hệ số tải trọng hướng tâm dọc trục (tra bảng 12.5 [1] ) 37 7.2.4 Tính tốn lựa chọn ổ lăn Chọn loại ổ du o ng th an [1] Trịnh Chất; Cơ sở thiết kế máy& Chi tiết máy - Để chọn loại ổ, dựa vào: Fa/Fr u + Fa/Fr < 0,3 => dùng ổ bi đỡ dãy (kết cấu đơn giản, giá thành cu hạ, ko có yêu cầu đặc biệt độ cứng, tự lựa khơng u cầu xác vị trí trục theo phương dọc trục ); cần độ cứng => dùng ổ đũa trụ ngắn đỡ + Fa/Fr  0,3 => dùng ổ bi đỡ chặn (bi đỡ chặn, đũa côn) Dùng ổ đũa côn cần độ cứng vững cao, cố định xác vị trí trục theo phương dọc trục; chịu lực dọc trục lớn Fa/Fr  1,5 38 19 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 7.2.5 Đánh giá ổ lăn  Ưu điểm điểm::  Gía thành hạ nhờ sản xuất hàng loạt  Tổn thất ma sát nhỏ  Tính lắp lẫn cao, thay thuận tiện  Chăm sóc bơi trơn đơn giản c om  Nhược điểm điểm::  Khả quay nhanh, tải va đập  Ồn làm việc với vận tốc cao  Phạm vi sử dụng ng  Ổ lăn sử dụng rộng rãi, nhiều loại máy: ô tô, xe co máy, máy xây dựng, máy nông nghiệp … du o ng th an 39 Tìm hiểu thêm  So sánh ưu, nhược điểm phạm vi sử dụng ổ lăn so u với ổ trượt cu  Các tiêu lựa chọn ổ lăn cách bố trí ổ lăn trục  Cách tính ổ kép (2 ổ lăn cạnh nhau)  Tính tốn xác định tuổi thọ ổ lăn biết tải trọng khả tải động C ổ  Dung sai ổ lăn  Phương pháp điều chỉnh khe hở ổ lăn Cách lắp ổ lăn với trục gối đỡ Cách lắp sơ đồ tùy động  Cấp xác ổ 40 20 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11/1/2019 Ôn tập  Các loại ổ lăn cách sử dụng  Tải trọng ứng suất ổ lăn  Tính tốn lựa chọn ổ lăn theo khả tải động co ng c om  Tính tốn lựa chọn ổ lăn theo khả tải tĩnh cu u du o ng th an 41 21 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt