Giáo trình Nguyên lý chi tiết máy (Nghề Cắt gọt kim loại Trình độ Cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: NGUN LÝ CHI TIẾT MÁY NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 186/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Trang LỜI GIỚI THIỆU Môn học “Nguyên lý chi tiết máy” môn sở kỹ thuật bắt buộc chương trình đào tạo nghề “Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí”, mơn học thứ 11 chương trình đào tạo dành cho hệ Cao đẳng nghề Môn học nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý, cấu trúc, đặc tính, tượng sinh trình hoạt động, động học động lực học cấu máy Giáo trình “Nguyên lý chi tiết máy” biên soạn nhằm làm tài liệu học tập thức cho SV Cao Đẳng Để lĩnh hội có hiệu kiến thức mơn học này, học sinh cần trang bị đầy đủ kiến thức khoa học tự nhiên bậc học phổ thông, kiến thức môn học sở ngành khí trước đó, bao gồm vẽ kĩ thuật, vật liệu khí cơng nghệ kim loại, dung sai lắp ghép kĩ thuật đo lường, học lý thuyết, sức bền vật liệu Giáo trình “Nguyên lý chi tiết máy” gồm hai phần: “Nguyên lý máy” “Chi tiết máy” Phần “Nguyên lý máy” nhằm giúp học sinh hiểu vận dụng kiến thức hình thành, động học động lực học cấu Phần “Chi tiết máy” cung cấp kiến thức sở để lựa chọn hợp lý chi tiết máy có cơng dụng chung thơng dụng ngành khí Giáo trình biên soạn với tham khảo nhiều tài liệu giáo khoa, tài liệu tiêu chuẩn, tài liệu tra cứu, tham khảo… môn học môn liên quan khác Trong trình biên soạn, Ban biên soạn nhận hỗ trợ nhiều mặt xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu nhà Trường, đồng nghiệp kĩ sư ngành Giáo trình biên soạn lần đầu nên khơng tránh khỏi thiếu sót điểm chưa phù hợp với đối tượng học sinh với chương trình đào tạo nghề Ban biên soạn mong nhận ý kiến đóng góp đồng nghiệp quý độc giả để xây dựng giáo trình hồn thiện Mọi ý kiến góp ý xin vui lịng gửi - Trường Cao Đẳng Dầu Khí – số 43 đường 30/4, phường 9, TP Vũng Tàu, điện thoại: +84643838157, số máy lẻ 402 gửi email hộp thư namld@pvmtc.com.vn Xin chân thành cảm ơn ! BRVT, ngày 25 tháng 03 năm 2020 Tham gia biên soạn Chủ biên: Lê Duy Nam Huỳnh Công Hải An Đình Quân Trang MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MƠN HỌC CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ MÁY 11 BÀI 1: CẤU TẠO CƠ CẤU 13 BÀI 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU 20 BÀI 3: PHÂN TÍCH LỰC TRÊN CƠ CẤU PHẲNG 25 BÀI 4: ĐỘNG LỰC HỌC MÁY 30 BÀI 5: CƠ CẤU KHỚP LOẠI THẤP 32 BÀI 6: CƠ CẤU KHỚP LOẠI CAO 40 CHƯƠNG II: CHI TIẾT MÁY-CÁC CHI TIẾT MỐI GHÉP 70 BÀI 1: MỐI GHÉP ĐINH TÁN 72 BÀI 2: MỐI GHÉP HÀN 75 BÀI 3: MỐI GHÉP THEN VÀ TRỤC THEN 80 BÀI 4: MỐI GHÉP REN 84 BÀI 5: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 89 BÀI 6: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 99 BÀI 7: TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT –BÁNH VÍT 114 BÀI 8: TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 124 Bài 9: TRỤC VÀ Ổ TRỤC 135 BÀI 10 : Ổ TRỤC 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO 157 Trang GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: NGUN LÝ CHI TIẾT MÁY Mã mơn học: CG19MH02 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: 3.1 Vị trí: Giáo trình dành cho người học trình độ Cao đẳng trường Cao Đẳng Nghề Dầu Khí 3.2 Tính chất: Là mơn học kỹ thuật sở bắt buộc, vừa mang tính chất lý thuyết thực nghiệm Là mơn học giúp cho sinh viên có khả tính tốn, thiết kế, kiểm nghiệm chi tiết máy phận máy thông dụng đơn giản 3.3 Ý nghĩa vai trị mơn học: Mơn học Chi tiết máy có nhiệm vụ trình bày kiến thức cấu tạo, nguyên lí làm việc phương pháp tính tốn thiết kế chi tiết máy có cơng dụng chung, nhằm bồi dưỡng cho sinh viên khả giải vấn đề tính tốn thiết kế chi tiết máy, làm sở để vận dụng vào việc thiết kế máy Mục tiêu mơn học: 4.1 Về kiến thức: A1 Trình bày lên tính chất, cơng dụng số cấu truyền phận máy thường gặp B1 Phân biệt cấu tạo, phạm vi sử dụng, ưu khuyết điểm chi tiết máy thông dụng để lựa chọn sử dụng hợp lý Về kỹ năng: B1 Phân tích động học cấu truyền khí thơng dụng B2 Xác định yếu tố gây dạng hỏng đề phương pháp tính tốn, thiết kế thay thế, có biện pháp sử lý lựa chọn kết cấu, vật liệu để tăng độ bền cho chi tiết máy B3 Vận dụng kiến thức môn học tính tốn, thiết kế, kiểm nghiệm chi tiết máy phận máy thông dụng đơn giản Về lực tự chủ trách nhiệm: C1 Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập Nội dung mơn học 5.1 Chương trình khung Thời gian học tập (Giờ) Trong Mã MH/MĐ I Tên mơn học, mơ đun Các mơn học chung/đại cương Số tín 21 Tổng số 435 Lý thuyết 157 Thực hành/ thực tập/ thí nghiệm/ tập/ thảo luận 255 Kiểm tra LT TH 15 Trang Thời gian học tập (Giờ) Trong Mã MH/MĐ Tên mơn học, mơ đun Số tín Tổng số Lý thuyết Thực hành/ thực tập/ thí nghiệm/ tập/ thảo luận Kiểm tra LT TH MHCB19MH02 Chính trị 75 41 29 MHCB19MH08 Pháp luật 30 18 10 MHCB19MH06 Giáo dục thể chất 60 51 MHCB19MH04 Giáo dục quốc phòng An ninh 75 36 35 MHCB19MH10 Tin học 75 15 58 Tiếng anh 120 42 72 Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 87 2130 565 1478 44 46 Môn học, mô đun sở 20 360 221 119 19 CK19MH01 Vẽ kỹ thuật 45 15 28 CK19MH02 Vẽ kỹ thuật 75 15 57 CK19MH03 Cơ kỹ thuật 60 56 CK19MH04 Vật liệu khí 45 42 CK19MH05 Dung sai 45 42 An toàn – vệ sinh lao động 30 23 Autocad 60 28 29 Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 67 1770 344 1359 25 42 CG19MH02 Nguyên lý - Chi tiết máy 45 14 29 1 CG19MĐ01 Gia công nguội 75 14 58 CG19MH03 Cơ sở công nghệ gia công kim loại 60 28 29 CG19MĐ02 Gia công máy tiện 150 139 CG19MĐ03 Gia công máy tiện CNC 90 28 58 2 CG19MĐ04 Gia công máy phay 150 139 CG19MĐ05 Gia công máy phay CNC 105 14 87 CG19MĐ06 Gia công máy mài 120 28 87 Hàn 75 14 58 TA19MH02 II II.1 ATMT19MH01 CG19MH01 II.2 HCB19MĐ01 2 Trang Thời gian học tập (Giờ) Trong Mã MH/MĐ Tên mơn học, mơ đun Số tín Tổng số Lý thuyết Thực hành/ thực tập/ thí nghiệm/ tập/ thảo luận Kiểm tra LT TH CG19MH04 Máy cắt kim loại 60 48 CG19MĐ07 Gia công máy tiện 150 28 116 CG19MĐ08 Gia công máy tiện CNC 90 28 58 2 CG19MĐ09 Gia công máy phay 150 28 116 CG19MĐ10 Gia công máy phay CNC 90 28 58 2 Thực tập điện 45 14 29 1 CG19MĐ11 Thực tập sản xuất 180 14 162 CG19MĐ12 Khóa luận tốt nghiệp 135 128 108 2565 722 1733 59 54 KTĐ19MĐ22 Tổng cộng 5.2 Chương trình chi tiết mơn học Thời gian (giờ) TT Tên mô đun Lý Tổng thuyế t Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Kiểm tra I Chương 1: Nguyên lý máy 15 Bài 1: Khái niệm ban đầu cấu 2 Bài 2: Động học cấu 2 Bài 3: Phân tích lực cấu phẳng 2 Bài 4: Động lực học máy 1 Bài 5: Cơ cấu khớp loại thấp 1 Bài 6: Cơ cấu khớp loại cao 1 Kiểm tra II Chương 2: Chi tiết máy 30 21 Bài 1: Mối ghép đinh tán 1 Bài 2: Mối ghép hàn 3 Bài 3: Mối ghép then trục then 1 1 Trang Thời gian (giờ) TT Tên mô đun Lý Tổng thuyế t Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Bài 4: Mối ghép ren Bài 5: Bộ truyền động đai Bài 6: Truyền động bánh Bài 7: Truyền động trục vít – bánh vít Bài 8: Truyền động xích Bài 9: Trục ổ trục 1 10 Bài 10: ổ trục 1 Kiểm tra Tổng Cộng 45 Kiểm tra 14 29 Điều kiện thực mơn học: 6.1 Phịng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 6.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn 6.3 Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình Nội dung phương pháp đánh giá: 7.1 Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kỹ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng mơn học + Nghiêm túc q trình học tập 7.2 Phương pháp: Người học đánh giá tích lũy môn học sau: 7.2.1 Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh Xã hội - Hướng dẫn thực quy chế đào tạo áp dụng Trường Cao Đẳng Dầu Khí sau Điểm đánh giá + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) Trọng số 40% Trang + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 7.2.2 Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu Số đánh giá tổ chức kiểm tra đánh giá cột Thường xuyên Viết/ Tự luận/ A1, A2, A3, Thuyết trình Trắc nghiệm/ B1, B2, B3, Báo cáo C1, C2 Định kỳ Viết/ Tự luận/ A4, B4, C3 Thuyết trình Trắc nghiệm/ Báo cáo Kết thúc mơn Tự luận A1, A2, A3, A4, A5, Viết học trắc nghiệm B1, B2, B3, B4, B5, C1, C2, C3, Thời điểm kiểm tra Sau 27 Sau 36 Sau 45 7.2.3 Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần điểm thi kết thúc môn học chấm theo thang điểm 10 (từ đến 10), làm trịn đến chữ số thập phân - Điểm mơn học tổng điểm tất điểm đánh giá thành phần môn học nhân với trọng số tương ứng Điểm mơn học theo thang điểm 10 làm trịn đến chữ số thập phân, sau quy đổi sang điểm chữ điểm số theo thang điểm theo quy định Bộ Lao động Thương binh Xã hội đào tạo theo tín Hướng dẫn thực môn học 8.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Cao đẳng 8.2 Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 8.2.1 Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, tập tình huống, câu hỏi thảo luận… * Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực tập theo nội dung đề * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng thành viên nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung học, nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép viết báo cáo nhóm 8.2.2 Đối với người học: Người học phải thực nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu kỹ học nhà trước đến lớp Các tài liệu tham khảo cung cấp nguồn trước người học vào học môn học (trang web, thư viện, tài liệu ) Trang - Tham dự tối thiểu 70% buổi giảng lý thuyết Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết phải học lại môn học tham dự kì thi lần sau - Tự học thảo luận nhóm: phương pháp học tập kết hợp làm việc theo nhóm làm việc cá nhân Một nhóm gồm 8-10 người học cung cấp chủ đề thảo luận trước học lý thuyết, thực hành Mỗi người học chịu trách nhiệm số nội dung chủ đề mà nhóm phân cơng để phát triển hồn thiện tốt tồn chủ đề thảo luận nhóm - Tham dự đủ kiểm tra thường xuyên, định kỳ - Tham dự thi kết thúc môn học - Chủ động tổ chức thực tự học Tài liệu tham khảo: [1] Đặng Thế Huy - Nguyễn Khắc Thường Nguyên lý máy NXB Bộ Nông nghiệp – 2002 [2] Nguyễn Trọng HIệp – Nguyễn Văn Lẫm Chi tiết máy NXB GIÁO DỤC – 2003 [3] PGS.TS.Nguyễn Hữu Lộc Chi tiết máy NXB ĐHQG TPHCM – 2007 [4] S.N.NITRIPORTRIC Chi tiết máy NXB HẢI PHÒNG – 1995 [5] Tạ Ngọc Hải – Phan Đăng Đồng Nguyên lý máy NXB ĐH BKHN – 1998 Trang 10 - Ổ quay chậm, khơng quan trọng, rẻ tiền - Đường kính ngõng trục lớn I Các dạng bôi trơn ma sát Các dạng bôi trơn Bao gồm: bôi trơn thủy động, bôi trơn thủy động đàn hồi, bôi trơn màng mỏng, bôi trơn phần a Bôi trơn thủy động Bôi trơn thủy đặc trưng chủ yếu bôi trơn bề mặt thích hợp (bề mặt làm việc có diện tích tiếp xúc lớn) với bơi trơn màng chất lỏng Các bề mặt tiếp xúc ổ bị tách nhờ vào áp suất dương phát triển khe hở bề mặt quay tương đối, bề mặt khơng trực tiếp tiếp xúc với mà trượt tương lớp dầu bôi trơn Bề dày lớp dầu nhỏ phụ thuộc vào tải trọng pháp tuyến Fr, vận tốc v, độ nhớt động lực 0 độ nhấp nhô bề mặt Trong đó, yếu tố độ nhớt động lực dầu tính chất quan trọng định đến điều kiện bôi trơn thuỷ động b Bôi trơn thuỷ động đàn hồi Bôi trơn thuỷ động đàn hồi dạng bơi trơn thủy động mà bề mặt bơi trơn bị biến dạng đàn hồi Có hai dạng bôi trơn thủy động đàn hồi cứng bôi trơn thủy động đàn hồi mềm: - Bôi trơn thuỷ động đàn hồi cứng: liên quan đến vật liệu có modun đàn hồi cao kim loại Khi đó, chiều dày lớp dầu bơi trơn nhỏ phụ thuộc vào tham số bôi trơn thuỷ động thêm vào mođun đàn hồi tương đương hệ số nhớt – áp suất  Mođun đàn hồi tương đương xác định theo công thức sau: E= −  12 E1 + −  22 E2 - Bôi trơn thủy động đàn hồi mềm: liên quan đến vật liệu có mođun đàn hồi thấp cao su c Bôi trơn màng mỏng Khi chiều dày lớp dầu bôi trơn nhỏ 0,1m Thường xảy chi tiết máy có tải trọng nặng, vận tốc thấp d Bôi trơn nửa ướt (bôi trơn hỗn hợp) Chiều dày lớp dầu bôi trơn nằm khoảng từ 0,01 đến 1m Khi đó, nhấp nhơ bề mặt tiếp xúc Các dạng ma sát - Tuỳ thuộc vào điều kiện bơi trơn, ta có dạng ma sát sau • Ma sát ướt: hình thành bề mặt ngõng trục lót ổ ngăn cách lớp dầu bơi trơn có chiều dày lớn tổng số nhấp nhô bề mặt: Hệ số ma sát ướt: f = 0,001 ÷ 0,009 Hình 7.7 – Bôi trơn ma sát ướt cho ổ trượt Trang 143 • Ma sát nửa ướt: Hình thành điều kiện ma sát ướt không thỏa, hệ số ma sát phụ thuộc độ nhớt dầu bôi trơn mà cịn phụ thuộc cặp vật liệu chế tạo lót ổ ngõng trục Hệ số ma sát nửa ướt: f = 0,01 ữ 0,09 ã Ma sỏt na khụ: b mặt làm việc ln có màng mỏng khí, ẩm,hoặc mỡ hấp thu từ mô trường chung quanh Hệ số ma sỏt na khụ f = 0,1 ữ 0,3 ã Ma sát khô: ma sát bề mặt tuyết đối tiếp xúc nhau, Hệ số ma sát khơ f = 0,4 ÷ 1,0 - Như vậy, để tăng tuổi thọ ổ giảm mát công suất phải đảm bảo chế độ bơi trơn ma sát ướt Có thể thực điều biện pháp bôi trơn thủy tĩnh thuỷ động - Mối quan hệ hệ số ma sát tích n/p điều kiện bôi trơn thuỷ động thể đồ thị bên Trong đó,  - độ nhớt động lực, n – số vòng quay trục phút, p – áp lực dầu (MPa) ❖ Vùng C: tương ứng với điều kiện tải trọng lớn, vận tốc thấp dầu không cung cấp đầy đủ Khi chiều dày lớp dầu khơng thỏa điều kiện bơi trơn ma sát ướt Trên đoạn ta có bôi trơn màng mỏng ❖ Vùng B: Điều kiện bôi trơn ma sát ướt thỏa, nhiên tác động tải trọng bề mặt lót ổ trục co sát Trên đoạn này, ta có bơi trơn hỗn hợp Hìnhđộ7.8 ❖ Vùng A: hệ số ma sát chủ yếu phụ thuộc vào nhớt dầu không phụ thuộc vào độ nhấp nhô bề mặt Trên đoạn ta có bơi trơn ma sát ướt Vật liệu bôi trơn Theo trạng thái vật lý, chia vật liệu bơi trơn làm ba loại: dầu bôi trơn, mỡ bôi trơn chất rắn bôi trơn a Dầu bôi trơn Dầu bôi trơn loại vật liệu bôi trơn chủ yếu Dầu bơi trơn gồm loại; dầu khống, dầu động vật (dầu xương, dầu cá v.v ) dầu thực vật (dầu gai, dầu thầu dầu v.v ), dầu khoáng dùng nhiều Dầu động vật dầu thực vật bôi trơn tốt, đắt dễ bị biến chất nên dùng Tuy nhiên để tăng chất lượng bơi trơn, pha vào dầu khống dầu động vật dầu thực vật Dầu bơi trơn có hai tính chất quan trọng độ nhớt tính bơi trơn Độ nhớt: Là khả cản trượt lớp lớp khác chất lỏng Trong điều kiện ma sát ướt độ nhớt nhân tố quan trọng nhất, định khả tải lớp dầu - Trong tính tốn trơn thủy động thường dùng độ nhớt động lực học (Ns/m2) Ns/m2 độ nhớt động lực chất đồng tính, đẳng hướng, chảy tầng giữ hai lớp phẳng song song cới dòng chảy cách mét có hiệu vận tốc 1m/s Trang 144 bề mặt lớp xuất ứng suất tiếp 1N/m2 1/10 Ns/m2 gọi poazơ (ký hiệu P) Trong thực tế thường dùng centipoazơ (cP) - Trong sản xuất dầu bôi trơn thừơng dùng độ nhớt động học , xác định theo thời gian chảy lượng dầu định qua ống nhỏ giọt Độ nhớt động học phụ thuộc vào mật độ (khối lượng riêng) Đơn vị tính độ nhớt động học m2/s Trong thực tế gọi 10-4m2/s stốc hay dùng centistoc ( 1cSt = St = 10 −6 m / s ) 100 - Giũa độ nhớt động học động lực học có mồi liên hệ:  = t - Khi nhiệt độ thay đổi độ nhớt thay đổi Nếu nhiệt độ tăng độ nhớt giảm Có thể tính độ nhớt t nhiệt độ t biết độ nhớt t0 nhiệt độ t0 t  t = t0    t  m số mũ m = 2,6 - Khi áp suất p tăng độ nhớt tăng theo hệ thức gần sau:  p =  e P Trong 0 – độ nhớt động lực chịu áp suất khơng khí bình thường  - số, dầu khoáng  = (13 35)10-4 Cần ý độ nhớt dầu phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ; nhiệt độ tăng độ nhớt giảm Do cho trị số độ nhớt cần kèm theo nhiệt độ sử dụng Tính bơi trơn dầu: khả dầu bơi trơn tạo thành màng bơi trơn có sức cản trượt thấp, hấp phụ vững vào bề mặt ngõng trục lót ổ Nhờ có tính bơi trơn nên dầu làm giảm ma sát mài mòn ổ làm việc chế độ ma sát nửa ướt nửa khô Các loại dầu bôi trơn thường dùng ngành chế tạo máy dầu công nghiệp nhẹ dầu vêlôxit, dầu vazơlin (dùng cho cấu cao tốc), dầu phân ly (để bôi trơn ổ trục máy phân ly), loại dầu công nghiệp dầu công nghiệp 12, 20, 30, 45, Để bôi trơn ổ trượt dùng loại dầu Khi ngõng trục quay với vận tốc cao cần chọn dầu có độ nhớt thấp; tải trọng tác dụng lên ổ lớn cần chọn dầu có độ nhớt cao Nếu dùng dầu khơng đủ độ nhớt, ổ chóng mịn; dùng dầu có độ nhớt cao làm tăng mát công suất b Mỡ bôi trơn Mỡ hỗn hợp dầu khống (dầu cơng nghiệp 20, 30, 45…) với chất làm đặc Dầu làm nhiệm vụ bôi trơn, chất làm đặc làm nhiệm vụ giữ dầu chống chảy Mỡ bơi trơn có tác dụng giảm ma sát, chống mịn có che kín ổ Mỡ bơi trơn có nhược điểm lực ma sát tĩnh lớn nên lúc mở máy cần có mơmen mở máy cao dùng dầu Tuy nhiên trục dừng, mỡ lại có ưu điểm khơng bị chảy ngồi ổ c Chất rắn bơi trơn Chất rắn bơi trơn sản xuất cách tổng hợp chất hữu vô khác Chất rắn bôi trơn dùng điều kiện đặc biệt (nhiệt độ cao thấp; nhiệt độ dao động khoảng rộng; mơi trường có Trang 145 khả gây ăn mòn v.v ), mà dùng dầu hay mỡ bơi trơn khó đảm bảo bôi trơn ma sát ướt Các chất rắn bôi trơn hay dùng disunfua molipden, grafit, bo nitrit, cadmi iơdua v.v Vật liệu lót ổ Vật liệu lót ổ phải thoả mãn yêu cầu chủ yếu sau đây: - Có hệ số ma sát thấp; - Có khả giảm mịn chống dính; - Dẫn nhiệt tốt có hệ số giãn nở dài thấp (để khe hở ổ bị thay đổi nhiệt); - Có đủ độ bền Có thể chia vật liệu lót ổ thành ba loại lớn: Vật liệu kim loại, vật liệu gốm kim loại vật liệu không kim loại a Vật liệu kim loại: Ba bit: hợp kim có thành phần chủ yếu thiếc chì, tạo thành mềm, có xen hạt rắn antimon, đồng, niken, cadmi, v.v Babit vật liệu giảm ma sát, giảm mịn chống dính tốt Vì có tính thấp nên tráng lớp mỏng ( khoảng vài phần mười mm ) lên lót ổ có độ bền cao đồng thanh, thép, gang Khi áp suất vận tốc cao (pv ≥15MPa.m/s) dùng babit nhiều thiếc Б83, Б89, Б91 Khi ổ làm việc với tải trọng vận tốc trung bình, dùng babit chì thiếc nh Б16, Б6, БH babit chì can xi БK1, БK2 Đồng thanh: Khi áp suất vận tốc cao (p đến 20 MPa), tải trọng thay đổi, thường dùng đồng chì БpC30 làm lót ổ Đồng thiếc БpOФ10-1, БpOЦC66-3 làm việc tốt phạm vi tốc độ công suất rộng, thích hợp áp suất cao, vận tốc trung bình Khi áp suất lớn vận tốc thấp, dùng đồng nhôm sắt БрАЖ9-4 làm việc với ngõng trục Gang chống ma sát: Dùng làm lót ổ bơi trơn khơng liên tục Khi vận tốc ngõng trục v = 0,2÷2 m/s dùng AC÷1; Khi v = 0,75÷3 m/s dùng ACЧ2; ACЧ3; Khi v = 1,2÷5 m/s , ngõng trục tơi thường hố dùng AKЧ1; Khi v = 1,0÷5 m/s, ngõng trục khơng tơi dùng ACЧ2; ACЧ3; Gang xám: Đối với trục quay chậm, áp suất nhỏ p = 1÷2 MPa, tải trọng ổn định, dùng lót ổ gang xám CЧ 15÷32, CЧ 18÷36, CЧ 21÷40, Vận tốc ngõng trục khơng nên q 0,5÷1 m/s, trừ trường hợp p ≤0,1 MPa v đến 2m/s Ngồi ra, dùng hợp kim kẽm, đồng thau để làm lót ổ b Vật liệu gớm kim loại: chế tạo cách ép nung bột kim loại với nhiệt độ 850÷1100oC Gốm kim loại có nhiều lỗ rỗng, sau chế tạo xong ngâm dầu nhiệt độ 110÷120oC vịng 2÷3 Dầu ngấm vào lỗ ngõng trục làm việc, dầu tự ứa bơi trơn cho ngõng trục lót ổ Vật liệu gốm kim loại thích hợp cho ổ quay chậm khó cho dầu Gốm kim loại để làm ổ trượt thường đồng – grafit (9÷10% thiếc, 1÷ 4% grafit, cịn lại đồng) sắt – grafit (1÷3% grafit, cịn lại sắt) Trang 146 c Vật liệu không kim loại: Gồm chất dẻo, gỗ, cao su, grafit v.v Nhờ khả chống dính ổn định, chạy mịn tốt, bơi trơn nước nên thích hợp với ổ máy thuỷ lực, máy thực phẩm v.v Các chất dẻo thường dùng làm ổ trượt tectôlit, linôfôn, nhựa pôliamit… Các loại gỗ thường dùng làm ổ trượt gỗ nghiến, lim, hoè… Lót ổ grafit chế tạo cách ép grafit với áp suất cao nung nhiệt độ 700 C Loại lót ổ có khả chịu a xít kiềm; có tính giảm ma sát cao (hệ số ma sát với thép bơi trơn nước 0,06 ÷ 0,09) làm việc khoảng nhiệt độ rộng (-2000C÷10000C) Nhược điểm grafit giịn, độ bền mịn thấp chịu áp suất nhỏ II Tính ổ trượt theo quy ước Các dạng hỏng chủ yếu ổ trượt - Mòn: xảy ổ ngõng trục khơng hình thành lớp dầu bơi trơn, có lớp dầu bơi trơn khơng đủ dày để ngăn cách tiếp xúc - Dính: thường xảy áp suất nhiệt cục ổ lớn lớp dầu bơi trơn khơng hình thành khiến ngõng trục lót ổ trực tiếp tiếp xúc Khi khe hở ngõng trục ổ nhỏ ổ trượt bị hỏng biến dạng nhiệt làm ngõng trục kẹt chặt vào ổ - Mỏi rỗ: xảy lớp bề mặt ngõng trục chịu tải trọng thay đổi lớn Tính tốn chủ yếu ổ trượt tính tốn ma sát ướt Tuy nhiên lúc ta tạo điều kiện ổ làm việc chế độ ma sát ướt, thông thường chế độ bôi trơn ma sát nửa ướt nửa khơ cho dù đk ma sát ướt thoả đóng mở máy hay tải trọng thay đổi đột ngột vẫn xảy nửa ướt Do tính tốn cho ổ trượt cần phải tính theo ma sát nửa ướt Tính tốn gọi tính tốn quy ước ổ trượt Ngoài hai bề mặt tiếp xúc nên cần tính tốn nhiệt cho ổ Tính tốn quy ướt ổ trượt bôi trơn ma sát nửa ướt Tính tốn cho ổ làm việc với số vịng quay thấp, thường xuyên đóng mở máy, máy làm việc chế độ không ổ định, bôi trơn không tốt… a Tính theo áp suất cho phép Tính trường hợp ổ quay chậm, bôi trơn gián đoạn, kiểm nghiệm áp suất cho F phép theo điều kiện: p = r  [p] ld Fr - tải trọng hướng tâm ổ trượt đỡ; d l đường kính chiều dài ổ Khi thiết kế, đặt  = l/d dùng cơng thức thiết kế ổ trượt: d  Fr   [p] b Tính theo tích sớ pv Trong trường hợp ổ trượt làm việc với vận tốc bình: pv  [pv] F  [pv] 2l ❑ Đối với lót ổ làm gang đồng thanh: [p] = 6Mpa; [pv] = 8Mpa.m/s p = F/(ld) v = d/2 nên : pv = Trang 147 Vật liệu babit: [p] = 15Mpa; [pv] = 15Mpa.m/s Các giá trị tham khảo thêm sổ tay Khi ổ trượt làm việc, vận tốc trượt v vận tốc vịng ngõng trục Fr  n dn  [pv] ; với n – số vịng quay v=  [pv] → Ta có 19100  l 60.10 phút ngõng trục Fr  n Thay l = d, ta được: d  19100    [pv] ❑ Trị số cho phép [pv] tra sổ tay Fa  [p] Đối với ổ trượt chẵn, tính tốn tương tự trên, ta được: A pv  [pv] p= Fa - tải trọng dọc trục tác dụng lên ổ; A – diện tính bề mặt tựa ngõng trục Ổ lăn 2.1 Khái niệm Ổ lăn khớp động mà tải trọng truyền từ trục tới gối đỡ trục phải qua lăn nên ma sát ổ ma sát lăn Cấu tạo ổ (H4.1) gồm : 1- vòng ngồi; 2- vịng ; 3- phần tử lăn; 4- vịng cách Vịng trong, vịng ngồi có rãnh chứa dẫn hướng cho lăn chuyển động.Vòng lắp chặt với trục, vịng ngồi lắp chặt với bệ máy.Thường vịng quay, vịng ngồi đứng n, có trường hợp ngược lại Con lăn bi, đũa lăn rãnh lăn Vịng cách có tác dụng ngăn cách lăn không cho chúng tiếp xúc q trình chuyển động Các vịng lăn chế tạo từ thép có độ bền cao Vật liệu vịng cách vật liệu từ thép mềm để giảm độ mòn: đồng, chất dẻo 2.2 Phân loại Trang 148 a Theo hình dạng lăn phân ra: ổ bi ổ đũa Ổ kim biến thể ổ đũa trụ dài Ngoài ra, lăn dạng đũa có số hình dạng khác (đũa trụ ngắn, đũa trụ dài, đũa cơn,… hình 7.10) Hình 7.10 – Các loại hình dạng lăn: a – bi; b – đũa trụ ngẵn; c – đũa trụ dài; d – đũa trụ xoẵn; e – đũa côn; f – đũa trống đối xứng; g – đũa trống không đối xứng; h – kim Hình 7.11 - Các loại ổ bi Hình 7.12 - Các loại ổ đũa Trang 149 b Theo khả chịu tải trọng phân ra: - ổ đỡ: chịu lực hướng tâm chủ yếu (hình 7.11-a,b hình 7.12a,b,c,e) - ổ chặn: chịu lực dọc trục (hình 7.11-e hình 7.12-đ) - ổ đỡ chặn: chịu đồng thời lực hướng tâm lực dọc trục (hình 7.11 - c,d hình 7.12 - d); - ổ chặn đỡ: chịu lực dọc trục đồng thời chịu lực hướng tâm c Theo số dãy lăn phân ra: ổ dãy, hai dãy, bốn dãy d Theo cỡ đường kính ngồi (với đường kính trong), phân loại ổ lăn: ổ đặc biệt nhẹ, nhẹ, nhẹ trung bình, nặng e Theo cỡ chiều rộng, (với đường kính trong) chia loại ổ lăn: ổ hẹp, ổ bình thường, ổ rộng, ổ rộng f Theo khả tự lựa ổ, phân ổ tự lựa ổ không tự lựa ổ lăn tự lựa có mặt vịng ngồi mặt cầu, nhờ góc nghiêng vịng vịng ngồi tới ÷ 30 2.3 Ưu nhược điểm ổ lăn a Ưu điểm: So với ổ trượt, ổ lăn có ưu điểm sau: - Hệ số ma sát nhỏ, khoảng 0,0012 ÷ 0,0035 ổ bi 0,002 ÷ 0,006 ổ đũa - Chăm sóc bơi trơn đơn giản, tốn vật liệu bơi trơn - Kích thước chiều rộng ổ lăn nhỏ chiều rộng ổ trượt có đường kính ngõng trục - Mức độ tiêu chuẩn hố tính lắp lẫn cao, thuận tiện cho việc sửa chữa thay thế; giá thành chế tạo tương đối thấp chế tạo loạt lớn b Nhược điểm: - Kích thước hướng kính lớn - Diện tích tiếp xúc nhỏ nên ứng suất tiếp xúc lớn - Khi làm việc với vận tốc cao có nhiều tiếng ồn; chịu va đập - Đôi không thuận tiện cho lắp ghép - Giá thành tương đối cao sản xuất đơn 2.4 Các loại ổ lăn thường dùng Ổ bi đỡ dãy (hình 7.11-a): chủ yếu để chịu lực hướng tâm, chịu lực dọc trục 70% lực hướng tâm không dùng đến (lực hướng tâm không dùng đến hiệu lực hướng tâm cho phép với lực hướng tâm thực tế) ổ bi đỡ dãy làm việc bình thường trục nghiêng góc nghiêng nhỏ, khơng q 15’ ÷ 20’ Ổ bi đỡ lịng cầu hai dãy (hình 7.11-b): chủ yếu chịu tải trọng hướng tâm, chịu thêm tải trọng dọc trục 20% khả chịu lực hướng tâm không dùng đến ổ làm việc bình thường trục nghiêng góc nghiêng tới ÷ 30 Ổ đũa trụ ngắn đỡ dãy (hình 7.12-a): chủ yếu để chịu lực hướng tâm So với ổ bi đỡ dãy kích thước loại ổ có khả chịu lực hướng tâm lớn khoảng 70%, đồng thời chịu va đập tốt Tuy nhiên số kiểu ổ đũa trụ ngắn đỡ không chịu lực dọc trục (hình 7.12-a) khơng cho phép nghiêng trục Trang 150 Ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy (hình 7.12-b): chủ yếu để chịu lực hướng tâm, khả chịu lực hướng tâm loại gấp hai lần so với ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy kích thước chịu lực dọc trục 20% lực hướng tâm không dùng tới Ổ kim (hình 7.12-c): ổ mà lăn đũa trụ nhỏ dài gọi kim Số kim nhiều gấp lần so với số đũa ổ đũa thông thường ổ kim hay dùng chỗ cần hạn chế kích thước hướng kính Ổ đũa trụ xoắn đỡ (hình 7.12-e): ổ mà lăn hình trụ rỗng, băng thép mỏng lại (gọi đũa trụ xoắn), ổ không chịu lực dọc trục Nhờ đũa trụ xoắn có tính đàn hồi cao nên ổ chịu tải trọng va đập tốt, làm việc bình thường trục nghiêng tới 30’ Ổ bi đỡ chặn dãy (hình 7.11-c): chịu lực hướng tâm lực dọc trục Khả chịu lực hướng tâm ổ lớn ổ bi đỡ dãy khoảng 30 ÷ 40% Khả chịu lực dọc trục phụ thuộc vào góc tiếp xúc bi với vịng ngồi góc tiếp xúc lớn khả chịu lực lớn Ổ đũa đỡ chặn (hình 7.12-d): chịu lực hướng tâm lẫn lực dọc trục lớn ổ đũa đỡ chặn chịu lực hướng tâm 170% so với ổ bi đỡ dãy kích thước Loại dùng nhiều chế tạo máy tháo lắp đơn giản, điều khe hở bù lượng mòn thuận tiện 2.5 Vật liệu chế tạo, cấp xác kí hiệu ổ lăn (a) Vật liệu ổ lăn Vật liệu để chế tạo vòng ổ lăn thường thép vịng bi (thép crơm có hàm lượng bon ÷ 1,1%) ШХ15СГ, ШХ20СГ Ngồi người ta cịn dùng thép hợp kim bon 18ХГТ, 20Х2Н4А v.v thấm thanvà Khi nhiệt độ làm việc 1000C đũa vịng ổ có độ rắn 60 ÷ 64 HRC, bi vịng ổ có độ rắn 62 ÷ 66 HRC Với ổ làm việc nhiệt độ cao (đến 5000C) ổ làm thép chịu nhiệt 4ХВ9Ф2-Ш, 8Х4М4В2Ф1-Ш Với ổ làm việc mơi trường ăn mịn dùng thép khơng gỉ nh 95X18, 11X18M Vòng cách ổ làm vật liệu giảm ma sát Tuỳ theo vận tốc ổ mà vật liệu vịng cách thép bon, tếch tơlít, hợp kim nhơm, đồng thau, đồng số loại nhựa đặc biệt có pha sợi thuỷ tinh (xếp theo thứ tự vận tốc tăng dần) (b) Cấp xác ổ lăn Độ xác ổ lăn đặc trưng độ xác kích thước (dung sai chế tạo) phần tử ổ độ xác quay (độ đảo hướng kính, độ đảo dọc trục ) Theo TCVN 4175-85 ổ lăn có cấp xác, ký hiệu 0, 6, 5, theo thứ tự xác tăng dần Trong hộp giảm tốc, hộp tốc độ, máy nông nghiệp, máy xây dựng, ô tô, máy kéo kết cấu thường dùng ngành khí, thường dùng ổ lăn cấp xác bình thường (cấp xác 0) ổ lăn có cấp xác cao dùng trục có u cầu xác cao quay, nh trục máy cắt kim loại, trục dụng cụ đo Số liệu cho biết trị số lớn độ đảo hướng kính vịng ổ đường kính 50 ÷ 80 mm giá thành tương đối cấp xác ổ lăn: Trang 151 Cấp xác : Độ đảo hướng kính, µm : 20 10 2,5 Giá thành tương đối 1,3 10 : (c) Ký hiệu ổ lăn Theo TCVN 3776-83, ổ lăn ký hiệu nh sau: Hai số đầu tính từ bên phải sang đường kính ổ Với ổ có đường kính từ 20 đến 495mm số 1/5 đường kính Với ổ có đường kính từ 10 đến 20 mm ký hiệu nh sau: d = 10 ký hiệu 00; d = 12 ký hiệu 01; d = 15 ký hiệu 02; d = 17 ký hiệu 03 Chữ số thứ từ phải sang cỡ ổ: 8, siêu nhẹ; 1, đặc biệt nhẹ; 2, – siêu nhẹ; 3, – cỡ trung; – cỡ nặng Chứ số thứ từ phải sang loại ổ: ổ bi đỡ dãy; ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy; ổ đũa trụ ngắn đỡ; ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy; ổ kim; ổ đũa trụ xoắn; ổ bi đỡ chặn; ổ đũa côn; ổ bi chặn; chặn đỡ; ổ đũa chặn, ổ đũa chặn đỡ 2.6 Các dạng hỏng tiêu tính tốn (a) Các dạng hỏng Tróc mỏi bề mặt làm việc: ứng suất tiếp xúc thay đổi quay Khi số chu kỳ thay đổi ứng suất đạt tới trị số đủ lớn, bề mặt tiếp xúc (của rãnh lăn lăn) sinh vết nứt phát triển thành tróc Tróc thường bắt đầu rãnh lăn vịng chịu ứng suất lớn phần lớn vòng trong, riêng ổ lịng cầu vịng ngồi Trên lăn, tróc xẩy chỗ vật liệu có tính thấp Tróc dạng hỏng chủ yếu ổ làm việc với vận tốc cao, tải trọng lớn, che kín bơi trơn tốt Biến dạng bề mặt làm việc: chịu tải trọng va đập tải trọng tĩnh lớn ổ không quay quay chậm (n nhỏ vòng/phút) Mòn vòng ổ lăn: xẩy với ổ làm việc nơi bụi bẩn, bôi trơn không tốt Vỡ vòng cách: lực ly tâm tác dụng lăn gây nên; hay xẩy ổ quay nhanh Vỡ vòng ổ lăn: xẩy ổ bi tải va đập, chấn động lắp ghép khơng xác (làm cho vòng bị lệch, lăn bị kẹt) Nếu sử dụng kỹ thuật, dạng hỏng không xảy (b) Chỉ tiêu tính tốn Hiện tính tốn ổ lăn dựa theo hai tiêu: Các ổ làm việc với vận tốc thấp (n < lv/ph) đứng yên tính theo khả tải tĩnh để tránh biến dạng d bề mặt làm việc Các ổ làm việc với vận tốc cao tương đối cao (n = 10v/ph) tính theo độ bền lâu hay cịn gọi tính theo khả tải động, để tránh tróc mỏi Các ổ làm việc với số vòng quay 1