Giáo trình nguyên lý chi tiết máy (nghề cắt gọt kim loại cao đẳng)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: NGUN LÝ – CHI TIẾT MÁY NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo định số:…/QĐ-CĐCG-KT&KĐCL Quảng Ngãi, ngày… tháng… năm Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng ngãi (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun 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 LỜI GIỚI THIỆU Môn học Nguyên lý – Chi tiết máy nội dung khơng thể thiếu nhiều chương trình đào tạo nghề khí Mơn học có gắn kết chặt chẽ lý thuyết với thực nghiệm, khâu nối phần bồi dưỡng kiến thức khoa học với bồi dưỡng kiến thức chun mơn Vì vậy, giáo trình Nguyên lý – Chi tiết máy biên soạn để làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành khí trình độ cao đẳng nghề, đồng thời làm tài liệu để giảng dạy tham khảo Giáo trình cung cấp kiến thức sở cho người học nguyên lý cấu tạo, động học, động lực học cấu máy; vấn đề thiết kế chi tiết máy; tính tốn, thiết kế, kiểm nghiệm chi tiết máy phận máy thông dụng đơn giản Tuy nhiên, nội dung giáo trình lược bớt phần mang tính chất tham khảo mặt lý thuyết bổ sung kiến thức mang tính chất thực tế ứng dụng để phù hợp với trình độ đào tạo nghề Nội dung giáo trình chia làm hai phần: - Phần 1: Nguyên lý máy (gồm chương) - Phần 2: Chi tiết máy (gồm 10 chương) Tác giả xin chân thành cám ơn giúp đỡ quý báu đồng nghiệp trình biên soạn Để giáo trình ngày hoàn thiện hơn, mong nhận ý kiến đóng góp đọc giả Quảng Ngãi, ngày tháng năm Tham gia biên soạn 1: Nguyễn Đình Kiên Chủ biên MỤC LỤC STT NỘI DUNG TRANG Lời giới thiệu Phần : Nguyên lý máy 21 Bài mở dầu Vị trí môn học Đối tượng nghiên cứu Nội dung nghiên cứu môn học Phương pháp nghiên cứu môn học Chương 1: cấu tạo cấu 25 Những khái niệm Bậc tự cấu Xếp loại cấu phẳng theo cấu trúc Chương 2: động học cấu 45 Mục đích, nhiệm vụ phương pháp nghiên cứu Phân tích động học cấu phẳng loại phương pháp vẽ hoạ đồ Chương 3: phân tích lực cấu phẳng 56 Khái niệm Hợp lực qn tính Xác định phản lực khớp động nhóm A-xua loại Lực ma sát Chương : động lực học máy 71 Khái niệm chung Phương trình chuyển động máy Chuyển động thực máy Chương 5: cấu khớp loại thấp 83 Khái niệm Đặc điểm chuyển động Chương 6: cấu khớp loại cao 92 Khái niệm chung Cơ cấu cam Cơ cấu bánh Hệ bánh Cơ cấu đăng Phần 2: chi tiết máy 10 Chương 1: mối ghép đinh tán 129 Khái niệm chung Điều kiện làm việc mối ghép Tính tốn mối ghép đinh tán 11 Chương 2: mối ghép hàn 139 Khái niệm chung Vật liệu ứng suất cho phép Tính tốn mối ghép hàn 12 Chương 3: mối ghép then trục then 150 Định nghĩa phân loại mối ghép then Ưu, nhược điểm mối ghép then Tính tốn mối ghép then 13 Chương 4: mối ghép ren 157 Khái niệm chung Các biện pháp chống tháo lỏng mối ghép ren Tính toán mối ghép ren 14 Chương 5: truyền động đai 172 Khái niệm chung Kết cấu loại đai Những vấn đề lý thuyết truyền động đai Tính tốn truyền động đai Kết cấu bánh đai Trình tự thiết kế truyền đai 15 Chương 6: truyền bánh 199 Khái niệm chung Bộ truyền bánh trụ thẳng Bộ truyền bánh trụ nghiêng Bộ truyền bánh nón Vật liệu, bơi trơn ứng suất cho phép Trình tự thiết kế truyền 16 Chương 7: truyền động trục vít – bánh vít 237 Khái niệm chung Những thông số động học truyền Các dạng hỏng tiêu tính tốn truyền Vật liệu ứng suất cho phép Hiệu suất bơi trơn Trình tự thiêt kế truyền 17 Chương 8: truyền động xích 251 Khái niệm chung Những thơng số truyền động xích Các dạng hỏng truyền xích Tính tốn truyền xích Trình tự thiết kế truyền xích 18 Chương 9: trục 262 Khái niệm chung Các dạng hỏng trục – Vật liệu chế tạo trục Tính tốn trục 19 Chương 10: ổ trục 271 Ổ trục Ổ lăn 20 Tài liệu tham khảo 285 TÊN MÔN HỌC: NGUYÊN LÝ - CHI TIẾT MÁY Mã môn học: MH 13 Vị trí, tính chất, ý nghĩa, vai trị mơn học: - Vị trí: + Mơn học Ngun Lý-Chi Tiết Máy bố trí sau sinh viên học xong tất môn học, mô-đun: vẽ kỹ thuật, vật liệu khí, lý thuyết, sức bền vật liệu, Autocad, dung sai–đo lường kỹ thuật + Môn học bắt buộc trước sinh viên học môn học chun mơn - Tính chất: + Là mơn học kỹ thuật sở bắt buộc, vừa mang tính chất lý thuyết thực nghiệm + Là môn học giúp cho sinh viên có khả tính tốn, thiết kế, kiểm nghiệm chi tiết máy phận máy thơng dụng đơn giản - Ý nghĩa, vai trị: + Môn học Nguyên lý - Chi tiết máy cung cấp kiến thức nguyên lý, cấu tạo máy nói chung; cơng dụng, cấu tạo tính tốn chi tiết máy thông dụng; làm nên tảng cho sinh viên tiếp thu kiến thức môn học, mô đun chuyên ngành + Làm sở để sinh viên phát triển khả sáng tạo, thiết kế lĩnh vực chế tạo máy, tư phát triển nghề nghiệp Mục tiêu môn học - Kiến thức: A1 Nêu lên tính chất, cơng dụng số cấu truyền phận máy thường gặp A2 Phân biệt cấu tạo, phạm vi sử dụng, ưu khuyết điểm chi tiết máy thông dụng để lựa chọn sử dụng hợp lý A3 Phân tích động học cấu truyền khí thơng dụng A4 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 - Kỹ năng: B1 Vận dụng kiến thức môn học tính tốn, thiết kế, kiểm nghiệm chi tiết máy phận máy thông dụng đơn giản - Năng lực tự chủ trách nhiệm: C1 Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập 1.Chương trình khung nghề cắt gọt kim loại Mã MH, MĐ I Tên môn học, mô đun Thời gian đào tạo (giờ) Tổng số Trong Lý thuyết Thực hành Kiểm tra 18 435 157 255 23 MH 01 Chính trị 75 41 29 MH 02 Pháp luật 30 18 10 MH 03 Giáo dục thể chất 60 51 MH 04 Giáo dục quốc phòng - An ninh 75 36 35 MH 05 Tin học 75 15 58 MH 06 Ngoại ngữ (Anh văn) 120 42 72 106 2370 860 1411 99 MH 07 Vẽ kỹ thuật 60 33 24 MH 08 Autocad 60 20 38 MH 09 Cơ lý thuyết 60 46 12 MH 10 Sức bền vật liệu 45 34 II Các mơn học chung Số tín Các môn học, mô đun đào tạo nghề bắt buộc MH 11 Dung sai – Đo lường kỹ thuật 45 34 MH 12 Vật liệu khí 45 41 2 MH 13 Nguyên lý – Chi tiết máy 60 50 30 28 MH 14 Kỹ thuật an toàn Bảo hộ lao động MH 15 Tổ chức quản lý sản xuất 30 19 MH 16 Nguyên lý cắt 45 34 60 50 5 45 39 75 64 60 14 43 45 37 3 90 16 71 MĐ 23 Tiện rãnh, cắt đứt 30 24 MĐ 24 Gia công lỗ máy tiện 75 16 56 90 15 72 MH 17 Máy cắt máy điều khiển theo chương trình số MH 18 Đồ gá MH 19 Cơng nghệ chế tạo máy Thiết kế quy trình cơng nghệ MĐ 20 Nguội MĐ 21 Kỹ thuật điện – Điện tử công nghiệp MĐ 22 Tiện trụ ngắn, trụ bậc, tiện trụ dài l10d MĐ 25 Phay, bào mặt phẳng ngang, song song, vng góc, nghiêng 3 MĐ 26 Phay, bào mặt phẳng bậc 45 35 MĐ 27 Phay, bào rãnh, cắt đứt 45 35 MĐ 28 Tiện côn 45 10 33 75 20 52 MĐ 29 Phay, bào rãnh chốt đuôi én chữ T MĐ 30 Tiện ren tam giác 60 13 45 MĐ 31 Tiên ren vuông 60 11 47 10 Chương 10: Ổ TRỤC Mã chương: MH13-16 Giới thiệu Ổ trục (ổ trượt ổ lăn) phận dùngHình để đỡ15.3 trục, hạn chế mài mòn tăng tuổi thọ trục Ổ trục có nhiều loại khác tùy thuộc vào cơng dụng chúng Trong đó, ổ lăn phận tiêu chuẩn hóa, cần phải tính tốn khả chịu tải để chọn ổ cho phù hợp Mục tiêu: - Trình bày phạm vi sử dụng, phân loại, ưu khuyết điểm, cấu tạo ổ trượt ổ lăn; -Phân tích dạng hỏng tình hình làm việc ổ; - Lựa chọn kết cấu ổ trượt phương pháp tính để chọn ổ lăn hợp lý; - Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập Phương pháp giảng dạy quy định thực tập xưởng - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); tác phong nội quy xưởng - Đối với người học: chấp hành nghiêm túc nội quy xưởng thực hành Điều kiện thực học - Phòng học chuyên mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học chun mơn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, tài liệu liên quan - Các điều kiện khác: Khơng có Kiểm tra đánh giá học - Nội dung:  Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức  Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ 261  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 môn học + Nghiêm túc trình học tập - Phương pháp:  Điểm kiểm tra thường xuyên: điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)  Kiểm tra định kỳ lý thuyết: khơng có  Kiểm tra định hành: khơng có Nội dung chính: Ổ trượt Mục tiêu: - Trình bày cấu tạo, phạm vi sử dụng ổ trượt, phân biệt loại ổ trượt; - Trình bày dạng ma sát ổ trượt khả tải ổ trượt bôi trơn thủy động; - Viết cơng thức tính khả tải ổ trượt - Chủ động tích cực học tập 1.1 Cấu tạo, phạm vi sử dụng phân loại ổ trượt 1.1.1 Cấu tạo Cấu tạo chung ổ trượt: kết cấu ổ trượt đơn giản gồm thân ổ (1), lót ổ (2), rãnh dầu (3) 1.1.2 Phạm vi sử dụng Trong ngành chế tạo máy, ổ trượt sử dụng ổ lăn Tuy nhiên nhiều trường hợp ổ trượt có nhiều ưu việt hơn: + Khi trục quay với vận tốc cao (nếu dùng ổ lăn tuổi thọ ổ thấp); 262 + Khi yêu cầu phương trục xác (trong máy xác) Ổ trượt gồm chi tiết nên dễ chế tạo xác cao điều chỉnh khe hở; + Khó chế tạo ổ lăn đường kính trục lớn; + Đảm bảo việc tháo lắp với trục có đường tâm đường gấp khúc (trục khuỷu); + Khi ổ làm việc điều kiện đặc biệt (trong nước môi trường ăn mịn) Do ổ trượt chế tạo vật liệu cao su, gỗ, chất dẻo v.v…nên ổ trượt thích hợp với mơi trường làm việc trên; Hình 16.1.Kết cấu ổ trượt + Khi có tải trọng va đập dao động, ổ trượt làm việc tốt nhờ khả giảm chấn màng dầu bơi trơn; Lãt ỉ + Trong cấu cú tc thp Dầu bôi trơn 1.1.3 Phõn loi ổ trượt Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, ổ trượt chia thành số loại sau: Hình 16.2 Bôi trơn ma sát ướt ổ trượt - Tuỳ theo khả chịu tải, có loại: + Ổ đỡ ổ có khả chịu lực hướng tâm (Hình 16.3, a, c) + Ổ đỡ chặn ổ vừa có khả chịu lực hướng tâm, vừa có khả chịu lực dọc trục (Hình 16.3, b, d) + Ổ chặn, ổ có khả chịu lực dọc trục (Hình 16.3, e, f) - Theo hình dạng ngõng trục tiếp xúc với ổ, chia ra: + Ổ trụ, ngõng trục mặt trụ trịn xoay, thường dùng loại có đường sinh thẳng (Hình 16.3, a) + Ổ cơn, ngõng trục mặt nón cụt trịn xoay, thường dùng loại có đường sinh thẳng (Hình 16.3, d) + Ổ cầu, ngõng trục mặt cầu (Hình 16.3, b) Theo kết cấu, người ta chia ra: + Ổ nguyên, ổ bạc tròn 263 + Ổ ghép, ổ gồm nhiều mảnh ghép lại với nhau, thơng thường dùng ổ hai nửa Hình 16.3 Các loại ổ trượt 1.2 Tính tốn ổ trượt 1.2.1 Các dạng ma sát ổ trượt Ma sát bôi trơn có tác dụng định khả làm việc ổ; Để giảm ma sát mài mòn ta cần phải bôi trơn ổ Tuỳ theo điều kiện bôi trơn ổ ma sát ổ có dạng sau: - Ma sát ướt: ma sát bề mặt ngõng trục lót ổ ngăn cách lớp bơi trơn có chiều dày h lớn tổng độ mấp mô bề mặt h > RZ1 + RZ2 RZ1, RZ2 - chiều cao trung bình mấp mơ bề mặt ngõng trục lót ổ - Ma sát nửa ướt: Xuất điều kiện không thoả mãn, nghĩa lớp bôi trơn không đủ ngập tổng chiều cao mấp mô bề mặt - Ma sát khô: ma sát bề mặt tuyệt đối sạch, trực tiếp tiếp xúc với nhau; Hình 16.4 Ổ ghép từ hai nửa 264 - Ma sát nửa khô: ma sát bề mặt tiếp xúc trực tiếp với có màng hấp phụ; Vì ổ trượt làm việc tốt bôi trơn ma sát ướt Với ma sát khô nửa khô bề mặt làm việc bị mài mịn nhanh 1.2.2 Khả tải ổ Xét khả ổ trượt tạo ma sát ướt bôi trơn thuỷ động: - Do đường kính ngõng trục nhỏ đường kính lỗ lót ổ, nên hai bên có khe hình chêm Khi vận tốc góc 0, hai bề mặt tiếp xúc với Khe hở lớn S, khe hở nhỏ 0, lúc khe hình chêm có độ chêm lớn (Hình 16.5) Hình 16.5 Khả tạo bơi trơn ma sát ướt bôi trơn thuỷ động ổ trượt Như điều kiện thứ bôi trơn thuỷ động có ổ trượt - Dầu chọn có độ nhớt định, cung cấp liên tục từ lỗ dầu qua rãnh dầu vào ổ Như điều kiện thư hai bôi trơn thuỷ động có ổ trượt - Khi trục quay, vận tốc trượt tương đối hai bề mặt có phương chiều thích hợp, kéo dầu vào khe hở hình chêm Nếu ta chọn số vịng quay trục đủ lớn có vận tốc trượt lớn Như điều kiện thứ ba có ổ trượt Ổ trượt hồn tồn có khả tạo ma sát ướt bôi trơn thuỷ động Quy luật phân bố áp suất p dầu bề mặt ngõng trục, trình bày hình 16.5 Khả tải lớp dầu, hay áp lực lớp dầu tác dụng lên ngõng trục tính theo cơng thức lý thuyết Thuỷ lực: 265 Trong đó:  độ nhớt động lực dầu, cP (xenti poazơ)  vận tốc góc ngõng trục, rad/s  khe hở tương đối, = S/d  hệ số khả tải ổ Giá trị  phụ thuộc vào vị trí ngõng trục lót ổ Độ lệch tâm e lớn  có giá trị lớn Nếu độ lệch tâm e 0, tâm hai vịng trịn trùng nhau, khơng cịn khe hình chêm, khơng có khả tăng áp suất cho lớp dầu bơi trơn Người ta thí nghiệm lập thành bảng số liệu quan hệ độ lệch tâm e, thông qua hệ số  , hệ số khả tải Với  = 2.e/S, gọi độ lệch tâm tương đối ổ trượt Như khả tải lớp dầu ổ trượt tăng lên, ta tăng kích thước chiều rộng B đường kính d ổ, tăng độ nhớt  dầu, tăng vận tốc góc  giảm khe hở S ngõng trục lót ổ Ổ lăn Mục tiêu: - Trình bày công dụng, cấu tạo, ưu nhược điểm ổ lăn, phân biệt loại ổ lăn chính; - Trình bày biện pháp bơi trơn che kín ổ lăn, dạng hỏng tiêu tính tốn, cách tính tốn ổ lăn theo khả tải động khả tải tĩnh; - Tính tuổi thọ ổ chọn ổ theo khả tải động; - Chủ động, tích cực học tập 2.1 Công dụng, cấu tạo, phân loại ưu nhược điểm ổ lăn 2.1.1 Cơng dụng Ở lăn phận máy tiêu chuẩn, dùng để đỡ trục tiết máy lắp trục Nhờ ổ mà trục quay quanh đường tâm xác định Ổ tiếp nhận tải trọng từ trục truyền cho vỏ máy (gối trục) Hình 16.6 Ổ lăn 266 2.1.2 Cấu tạo Ổ lăn thường cấu tạo bốn phận : Vịng 1, vịng ngồi 2, lăn vịng cách + Vịng vịng ngồi thường có rãnh lăn để lăn tự chuyển động đó, rrãnh > rcon lăn Vòng lắp với ngõng trục, vịng ngồi lắp với gối trục Tuỳ theo u cầu mà vịng vịng ngồi quay đứng yên Ví dụ: Ổ lăn hộp giảm tốc, vòng quay với ngõng trục vịng ngồi đứng n với vỏ hộp Ổ lăn bánh tơ, vịng đứng n với trục cịn vịng ngồi quay với may + Vịng vịng ngồi thường làm thép Crơm thép hợp kim Cácbon thấm than tơi thép chịu nhiệt (khi ổ làm việc nhiệt độ cao đến 500oC, thép không gỉ (khi làm việc mơi trường ăn mịn) + Vịng cách dùng để giữ cho lăn liên tiếp cách khoảng định, không cho hai lăn kề tiếp xúc trực tiếp với nhau, chế tạo vật liệu giảm ma sát thép Cácbon 2.1.3 Ưu, nhược điểm Ưu điểm: - Hệ số ma sát nhỏ, mô men cản mở máy thấp; - Chăm sóc bơi trơn đơn giản, tốn vật liệu bơi trơn; - Kích thước chiều rộng ổ lăn nhỏ so với ổ trượt có đường kính ngõng trục; - Mức độ tiêu chuẩn hố tính lắp lẫn cao thay thuận tiện, giá thành chế tạo tương đối thấp sản xuât hàng loạt lớn Nhược điểm - Kích thước hướng kính lớn ổ trượt có đường kính ngõng trục; - Lắp ghép tương đối khó khăn, khơng lắp ổ lăn vào trục có đường tâm gẫy khúc;  - Làm việc có nhiều tiếng ồn, khả giảm chấn kém; - Lực quán tính tác dụng lên lăn lớn làm việc với vận tốc cao; 267 Hình 16.7 Ổ bi đỡ dãy - Giá thành tương đối cao sản xuất với số lượng 2.2 Phân loại ổ lăn a Ổ bi đỡ dãy (hình 16.7) - Dùng chủ yếu chịu lực hướng tâm Có thể chịu phần nhỏ lực dọc trục 70% khả lực hướng tâm không dùng đến; Fa = 0,7.([Fr] - Fr); - Có khả làm việc bình thường ổ nghiêng 15’-20’; Thường dùng trường hợp trục ngắn cứng (với < 10); l/d Thường dùng để đỡ trục hộp giảm tốc b Ổ bi đỡ chặn Chịu lực hướng tâm Fr lực dọc trục Fa chiều; Khả chịu lực dọc trục ổ phụ thuộc vào góc xúc  bi với vịng ngồi Có loại ổ:  =12o, 26o, 36o Góc  tăng làm tăng khả chịu dọc trục ổ; Muốn tăng khả tải người ta lắp ổ gối chiều Trường hợp cần chặn lực dọc trục Fa theo chiều phải lắp ổ gối ngược chiều Hình 16.8 Ổ bi đỡ lịng tiếp cầu dãy lực Hình 16.8 Ổ bi đỡ lòng cầu dãy c Ổ bi đỡ lịng cầu dãy - Mặt vịng ngồi phần mặt cầu có tâm nằm đường tâm trục ổ đường thẳng chia đôi chiều rộng ổ b) Hình 16.9 Ổ đũa trụ ngắn đỡ dãy Chủ yếu chịu lực hướng tâm Fr chịu thêm lực dọc trục 20% lực hướng tâm không dùng đến; Loại ổ phù hợp với trục bị uốn nhiều trục khó đạt độ đồng tâm lắp ghép ổ làm việc bình thường trục bị nghiêng từ 2o-3o d Ổ đũa trụ ngắn đỡ dãy 268 Gồm loại: Loại vịng ngồi tháo rời (hình 16.9.a); Loại vịng trongtháo rời (hình 16.9.b) Hai ổ chịu lực hướng tâm, khả chịu lực hướng tâm gấp 1.6 lần ổ bi đỡ dãy kích thước; Loại chịu lực dọc trục chiều ; Loại chịu lực dọc trục chiều ; Ổ có khả chịu tải lớn, chịu va đập tốt không dùng với trục bị uốn nhiều ổ có yêu cầu cao lắp ghép đồng tâm e Ổ đũa côn đỡ chặn Cấu tạo: góc đũa 1,5o đến 2o Đỉnh côn đũa trùng với đỉnh côn rãnh lăn; + Có thể chịu lực hướng tâm lực dọc trục chiều lớn; + Góc tiếp xúc α từ 10o ÷ 16o (bằng 1/2 góc mặt rãnh lăn vịng ngồi) Khi góc  khoảng 25o ÷ 30o ổ đũa chịu lực Fa lớn 2.2 Bơi trơn che kín ổ lăn Hình 16.10 Ổ đũa đỡ chặn 2.2.1 Bôi trơn Bôi trơn ổ lăn cần thiết để ngăn gỉ, giảm ma sát để làm nguội cục chỗ bề mặt làm việc ổ, làm nguội ổ nói chung Ngồi phương diện che kín ổ, chất bơi trơn có tác dụng làm kín khe hở ổ phận che kín Mặt khác có tác dụng làm giảm tiếng ồn Để bơi trơn dùng mỡ dầu khống Mỡ bơi trơn dùng rộng rãi nhiệt độ ổ khơng cao (< 100 oC), khơng có yêu cầu quay phải nhẹ, kết cấu gối trục rễ thao tác để rửa thay mỡ Dầu bôi trơn dùng cần giảm mát ma sát đến mức thấp nhất, nhiệt độ cao làm việc chỗ ẩm ướt Dầu bôi trơn ổ dầu khoáng Nhiệt độ cho phép ổ dùng dầu để bôi trơn 120 0C, trường hợp đặc biệt lên tới 1500C 2.2.2 Che kín ổ lăn 269 Để ngăn bụi, hạt mài mịn nước từ ngồi lọt vào ổ ngăn khơng cho dầu chảy ngồi, cần dùng phận che kín ổ Theo nguyên tắc tác dụng phận che kín, chia ra: - Che kín tiếp xúc (vịng che, vòng kim loại, vòng phớt chất dẻo) dùng vận tốc thấp trung bình - Che kín rãnh dích dắc, có tác dụng cản chảy chất lỏng (hoặc khí) qua rãnh hẹp, dùng cho vận tốc - Che kín nhờ li tâm, dầu chất bẩn rơi vào đĩa chắn quay bị văng lực ly tâm, dùng vận tốc trung bình cao - Che kín cách phối hợp số cách nêu 2.3 Tính toán ổ lăn 2.3.1 Các dạng hỏng tiêu tính tốn 2.3.1.1 Các dạng hỏng Trong q trình làm việc ổ lăn bị hỏng dạng sau: - Mòn ổ Mòn làm tăng khe hở ổ, tăng độ lệch tâm, giảm số lượng lăn tham gia chịu tải Khi lượng mịn chưa nhiều, điều chỉnh khe hở để ổ làm việc tốt trở lại Mòn mức quy định, ổ bị hỏng, nên thay ổ khác - Tróc rỗ bề mặt ổ Ổ bôi trơn đầy đủ, sau thời gian dài sử dụng, bề mặt ổ lăn xuất lỗ rỗ Chất lượng bề mặt giảm, ổ làm việc không tốt Rỗ tượng mỏi bề mặt, vết nứt xuất hiện, phát triển làm tróc miếng kim loại, để lại vết rỗ bề mặt - Kẹt ổ, ổ không quay được, quay nặng Nguyên nhân: trục biến dạng lớn quá, dãn nở nhiệt, lắp ghép có độ dơi q lớn Kẹt làm ổ mịn cục bộ, tổn hao cơng suất lớn - Vỡ lăn, vòng cách, mỏi lực va đập lớn Các mảnh vỡ rơi vào ổ, gây nên kẹt tắc, ổ không tiếp tục làm việc - Vỡ vòng ổ, lắp ghép với độ dôi lớn, va đập mạnh Các vịng ổ bị vỡ, ổ khơng làm việc tiếp tục 2.3.1.2 Chỉ tiêu tính tốn - Các ổ làm việc với vận tốc thấp đứng yên tính theo khả tải tĩnh để tránh biến dạng dư bề mặt làm việc 270 - Các ổ làm việc với vận tốc cao tương đối cao tính theo khả tải động để tránh tróc mỏi 2.3.2 Khả tải động - Hệ số tải trọng động ổ xác định theo công thức: Trong đó: L số triệu vịng quay ổ suốt thời gian sử dụng ổ L tính theo cơng thức: L = tb.60.n.10-6 tb tuổi bền ổ, đơn vị h Còn gọi thời gian sử dụng theo tính tốn thiết kế q số mũ đường cong mỏi, q lấy sau: q = ổ bi q = 10/3 ổ đũa n số vòng quay trục, v/ph Đối với trục quay chậm, v/ph ≤ n ≤ 10 v/ph, lấy n = 10 để tính Q tải trọng quy đổi tác dụng lên ổ lăn Q tính sau: Q = (X.V.Fr + Y.Fat).Kt.Kđ ổ chặn Q = Fa.Kt.Kđ Trong đó: Kt hệ số xét đến ảnh hưởng nhiệt độ làm việc ổ Giá trị Kt tra bảng Kđ hệ số xét đến ảnh hưởng tải trọng động Giá trị Kđ tra bảng X hệ số ảnh hưởng lực hướng tâm đến tuổi bền ổ Giá trị X tra bảng V hệ số kể đến vòng quay, vòng quay ổ bền hơn, lấy V=1, vịng ngồi quay lấy V=1,2 Y hệ số kể đến ảnh hưởng lực dọc trục đến tuổi bền ổ Giá trị Y tra bảng 271 Fr lực hướng tâm tác dụng lên ổ Chính giá trị phản lực gối tựa tính trục Fat tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ - Hệ số khả tải động [C] tra bảng, theo loại ổ cỡ ổ Đối với ổ có số vịng quay lớn n ≥ v/ph, tính theo tiêu mỏi: C ≤ [C] 2.3.3 Khả tải tĩnh Đối với ổ quay chậm, số vòng quay n < v/ph, tính tốn theo sức bền tĩnh - Hệ số tải trọng tĩnh ổ xác định theo công thức: C0 = Q0 (20-5) Q0 tải trọng quy đổi tác dụng lên ổ lăn theo tải tĩnh Q0 tính sau: Q0 = X0.Fr + Y0.Fat ổ chặn Q0 = Fat Trong đó: X0 hệ số ảnh hưởng lực hướng tâm đến tuổi bền tĩnh ổ Y0 hệ số kể đến ảnh hưởng lực dọc trục đến tuổi bền tĩnh ổ Fr lực hướng tâm tác dụng lên ổ Fat tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ Giá trị F at sơ đồ đỡ trục tính tương tự phần xác định Q - Hệ số khả tải [C0] tra bảng theo loại ổ cỡ ổ Đối với ổ quay chậm n < v/ph tính theo tiêu tải tĩnh: C0 ≤ [C0] Câu hỏi ôn tập 272 Trình bày cấu tạo, phạm vi sử dụng ổ trượt? Phân loại ổ trượt? Trình bày dạng ma sát ổ trượt? Khả tải ổ trượt bôi trơn thủy động? Trình bày cơng dụng, cấu tạo, ưu nhược điểm ổ lăn? Phân loại ổ lăn? Trình bày biện pháp bơi trơn che kín ổ lăn? Các dạng hỏng tiêu tính tốn ổ lăn? Cách tính tốn ổ lăn theo khả tải động? 10 Cách tính tốn ổ lăn theo khả tải tĩnh? Bài tập Ổ trục chịu tác dụng lực hướng tâm Fr =5000 N , số vòng quay trục n=1240 vg/ ph Đường kính vịng ổ d = 50 mm Thời gian làm việc tính Lh = 6000h Khả tải động C (kN) loại ổ bi đỡ ổ đũa trụ ngăn với d = 50 mm cho bảng sau: (kí hiệu ổ) Ổ Đặc biệt nhẹ Nhẹ Trung Nặng Bi đỡ 16,5 (110) 27,5 (210) 48,5 (310) 68,5 (410) Đũa trụ ngắn 21,5 (2110) 38,5 (2210) 65,2 (2310) 102,0 (2410) a Chọn ổ bi đỡ theo khả tải trọng động tính lại tuổi thọ Lh ổ b Nếu thay ổ bi đỡ ổ đũa trụ ngắn cỡ tuổi thọ tăng (giảm) lần Trục lắp hai ổ bi đỡ giống hình 16.11 Số vịng quay trục n = 640 vg/ph, đường kính vịng ổ d = 60 mm, thời gian làm việc yêu cầu tính Lh = 5000h Ổ bi đỡ chịu tác dụng lực hướng tâm Fr1 = 6000 N, ổ bi đỡ chịu tác dụng lực hướng tâm Fr2 = 6000N lực dọc trục Fa2 = 1700N Yêu cầu Hình 16.11 273 a) Chọn cỡ ổ bi đỡ theo khả tải động Biết khả tải động C (N) tải tĩnh C0 ổ bi đỡ với d = 60 mm cho bảng: b) Tính lại tuổi thọ ổ Cỡ ổ Siêu nhẹ Đặc biệt Đặc biệt Nhẹ (1000912) nhẹ, hẹp nhẹ, vừa (212) (700112) (112) Trung Nặng (312) (412) C,N 12500 13200 24100 41100 64100 85600 C0,N 10800 11500 18500 31500 49400 71400 Trên trục hộp giảm tốc bánh trụ thẳng cấp đặt hai ổ đũa đỡ dãy với số liệu sau: Đường kính ngõng trục d= 50mm; n2 = 200 vg/ph; thời gian làm việc tính L h = 20000h Tải trọng hướng tâm tác dụng lên hai ổ đỡ Fr = 2439N a Tính thời gian làm việc tính triệu vịng quay, tải trọng quy ước tác dụng lên ổ? b Chọn ổ đũa trụ ngắn theo khả tải động C (theo bảng đây) Tính lại tuổi thọ Lh ổ? Cỡ ổ Cỡ đặc biệt nhẹ Cỡ nhẹ Cỡ trung Cỡ nặng C, kN 21,5 38,7 65,2 102,0 (ký hiệu ổ) (2110) (2210) (2310) (2410) TÀI LIỆU THAM KHẢO 274 [1] Chi tiết máy tập 1,2 - Nguyễn Trọng Hiệp – NXB Giáo dục 2008 [2] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, - Trịnh Chất-Lê Văn Uyển – NXB Giáo dục 2006 [3] Giáo trình kỹ thuật – Đỗ Sanh, Nguyễn Văn Vượng, Phan Hữu Phúc - NXB Giáo dục 2003 [4] Cơ sở thiết kế máy chi tiết máy - Trịnh Chất- NXB Khoa học kỹ thuật HN 2005 [5] Giáo trình cơng nghệ chế tạo máy – Phí Trọng Hảo, Nguyễn Thanh Mai - NXB Giáo dục 2004 [6] Thiết kế chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm - NXB Giáo dục 2008 [7] Nguyên Lý máy tập 1, 2– Đinh Gia Tường, Tạ Khánh Lâm - NXB Giáo dục 2005 275