Giáo trình chế tạo máy - Chương 8

Giáo trình chế tạo máy - DR Phương

Chi tiết máy Chương VIIICHƯƠNG 8Ổ TRỤC8A. Ổ LĂN8A.1. KHÁI NIỆMVòng ngoàiVòng trongCon lăna. Các bộ phận chính của ổ lăn• Cấu tạo ổ lăn gồm vòng ngồi, vòng trong, con lăn. Giữa các con lăn còn có vòng cách• Nhờ có con lăn nên ma sát trong ổ là ma sát lăn. Hệ số ma sát lăn f = 0,0015…0,006• Chế độ bơi trơn khá đơn giản. Kết cấu cho phép chế tạo hàng loạt nên giá thành thấpb. Phân loại• Theo hình dạng con lăn : bi, đũa trụ ngắn, đũa trụ dài, đũa cơn, đũa hình trống đối xứng hoặc khơng đối xứng, đũa kim, đũa xoắn …• Theo khả năng chịu tải trọng : o Ổ đỡ: chỉ chịu tải trọng hướng tâm và một phần lực dọc trục (ổ bi đỡ) hoặc chỉ chịu được tải trọng hướng tâm (ổ đũa trụ ngắn)o Ổ đỡ chặn: chịu tải trọng hướng tâm và dọc trục (ổ bi đỡ chặn, ổ đũa cơn đỡ chặn)o Ổ chặn đỡ: chủ yếu chịu tải trọng dọc trục, đồng thời một phần tải trọng hướng tâmo Ổ chặn: chỉ chịu tải trọng dọc trục• Theo số dãy con lăn: ổ một dãy, ổ hai dãy, ổ bốn dãy…• Theo kích thước ổ: siêu nhẹ, đặc biệt nhẹ, nhẹ, nhẹ rộng, trung, trung rộng, nặng…• Theo khả năng tự lựa: có hoặc khơng có khả năng tự lựa101 Chi tieát maùy Chương VIIIc. Ký hiệu ổ lăn:Ổ lăn được ký hiệu như sau:• Hai số đầu tiên từ bên phải ký hiệu đường kính vòng trong d và có giá trị d/5 nếu d ≥ 20mm. Nếu d < 20mm thì ký hiệu như sau:- d = 10mm ký hiệu 00- d = 12mm ký hiệu 01- d = 15mm ký hiệu 02- d = 17mm ký hiệu 03• Chữ thứ 3 từ bên phải ký hiệu cỡ ổ: o 8,9 – siêu nhẹo 1,7 – đặc biệt nhẹo 2,5 – nhẹ o 6 – trung o 4 – nặng • Chữ số thứ tư từ phải sang biểu thị loại ổ: o 0 – ổ bi đỡ một dãyo 1 – ổ bi đỡ lồng cầu một dãyo 2 – ổ đũa trụ ngắn đỡo 3 – ổ đũa lồng cầu hai dãyo 4 – ổ kimo 5 – ổ đũa trụ xoắno 6 – ổ bi đỡ chặn o 7 – ổ đũa côno 8 – ổ bi chặno 9 – ổ đũa chặn• Số thứ 5 và 6 từ bên phải sang biểu thị đặc điểm kết cấu• Số thứ 7 ký hiệu loạt chiều rộng ổd. Ưu nhược điểmƯu:Giá thành thấp do sản xuất hàng loạtMất mát công suất do ma sát thấpTính lắp lẫn cao, thậun tiện khi sửa chữaChăm sóc và bôi trơn đơn giảnSo với ổ trượt thì kích thước dọc trục nhỏ hơnNhược điểm:Khả năng quay nhanh, chịu va dập kémKích thước hướng kính tương đối lớnĐộ tin cậy thấp khi làm việc với vận tốc cao (do ổ bị nóng lên, vỡ vòng cách do lưc ly tâm của con lăn)102 Chi tieát maùy Chương VIIIỒn khi làm việc với vận tốc cao8A.2. ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC Ổ LĂN8A.2.1. Phân bố lực trên các con lănPhương trình cân bằng lực:γ++γ+γ+γ+= ncosF2 .3cosF22cosF2cosF2FFn3210r(8.1)với : Fi – lực tác dụng lên con lăn thứ i. Max{Fi} = F0z3600=γ- góc giữa các con lănF2F1F0F1F2δ2δ1δ0δ1δ22γTrong phương trình (10.1) thì nγ < 900 vì chỉ có số con lăn dưới chịu tải trọng. Bỏ qua độ uốn vòng trong ổ và giả sử không có khe hở hướng tâm thì điểm tiếp xúc giữa con lăn và ổ sẽ bị biết dạng. Các đại lượng biến dạng có thể xác định theo độ biến dạng lớn nhất δ0 như sau:γδ=δγδ=δγδ=δncos, .,2cos,cos0n0201(8.2)Giữa độ biến dạng và tải trọng có mối liên hệ sau:- Đối với ổ bi:3/2cF=δ- Đối với ổ đũa:cF=δ(8.3)Do đó:γ=γ=γ=ncosFF, .,2cosFF,cosFF2/30n2/3022/301(8.4))ncos2 .3cos22cos2cos21(FF2/52/52/52/5r0γ++γ+γ+γ+=(8.5)Mặt khác:37,4)ncos2 .3cos22cos2cos21(z2/52/52/52/5≈γ++γ+γ+γ+(8.6)nên: zF5Fr0=(8.7)Khi tính đến khe hở hướng tâm và độ không chính xác của các chi tiết trong ổ, có thể tính giá trị F0 như sau:103 Chi tiết máy Chương VIIIzF5Fr0=và zncosF5F2/3rnγ=(8.8)8A.2.2. Ứng suất tiếp xúc sinh ra trong các chi tiết ổ:Khi xác định được các giá trị F0, F1, F2,…, Fn. Có thể tính tốn được ứng suất tiếp xúc tại vi trí tiếp xúc của con lăn như sau:322nHEF388,0ρ=σ(8.9)Trong đó: 2121ρ±ρρρ=ρ; ρ1, ρ2 : bán kính cong con lăn và vòng ổ tại điểm tiếp xúc. Vòng trong và con lăn tiếp xúc ngồi: 2121ρ+ρρρ=ρ. Vòng ngồi ổ và con lăn tiếp trong : 2121ρ−ρρρ=ρ.Thường ứng suất tiếp xúc giữa vòng trong ổ và con lăn lớn hơn ứng suất tiếp giữa vòng ngồi và con lăn. Do đó, thơng thường đối với ổ lăn thì vòng trong là vòng quay8A.2.3. Động học ổ lănCon lăn trong ổ thực hiện chuyển động hành tinhωv1v0D1DPWDW2Dv11ω= và 2vv10=(8.10)Với D1 – đường kính ngồi vòng trongVận tốc góc con lăn góc con lăn quay quanh trục trục của nó:w1w01wDD5,0D)vv(2 ω=−=ω(8.11)Vận tốc góc con lăn quay quanh trục lắp ổ (vận tốc vòng cách)ω≈+ω==ω 5,0DDD5,0Dv21w1pw0C(8.12)Hay chính là bằng ½ vận tốc trụcTheo cơng thức (10.12), vận tốc con lăn phụ thuộc vào đường kính con lăn Dw. khi Dw lớn thì ωc nhỏ. Khi gia con con lăn khơng chính xác thì con lăn lớn làm giảm vận tốc vòng cách, con lăn nhỏ làm tăng vận tốc vòng cách. Giữa con lăn và vòng cách sinh ra áp lực lớn và ma sát, là ngun nhân phá vỡ vòng cách, mòn con lăn, mát mát cơng suất trong ổ.104 Chi tiết máy Chương VIII8A.2.4. Động lực học ổ lănKhi quay con lăn sẽ sinh ra một lực ly tâm tác dụng lên vòng ngồi của ổ:2DmFpw2cwcω=(8.13)mw – khối lượng con lănVì ứng suất tiếp xúc trên vòng ngồi nhỏ hơn rãnh vòng trong, nên khi làm việc với số vòng quay nhỏ thì lực ly tâm khơng làm ảnh hưởng đến khả năng làm việc của ổ. Nhưng khi làm việc với vận tốc cao thì lực ly tâm có ảnh hưởng đáng kể đặc biệt là trên ổ chặn. Khi đó có thể bị kẹt bi, làm tăng sự mài mòn vòng cách.8A.3. CÁC DẠNG HỎNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH Các dạng hỏng bao gồm:Tróc rỗ bề mặt do mỏi: do sự thay đổi ứng suất tiếp xúc, sau một thời gian làm việc, các vết nứt tế vi phát triển thành tróc trên rãnh vòng và trên con lănMòn con lăn và vòng ổ: thường xảy ra với ổ bơi trơn khơng tốt có các hạt kim loại rơi vào ổVỡ vòng cách: thường xảy ra đối với các ổ quay nhanhBiến dạng dư bề mặt rãnh vòng và con lăn: xảy ra đối với các ổ của máy chịu tải trọng nặng và quay chậm.Vỡ vòng ổ và con lăn: do tải trọng rung và va đập, do lắp ráp và vận hành khơng đúng, do kẹt con lăn…Hiện nay tính tốn ổ theo kha năng tải mà khơng theo ứng suất theo hai tiêu chuẩn:- Theo khả năng tải tĩnh: tránh biến dạng dư đ/v ổ làm việc có số vòng quay thấp (< 1v/p)- Theo kha năng tải động: để tránh tróc rỗ bề mặt8A.4. TUỔI THỌ VÀ ĐỘ TIN CẬY ỔLĂNỨng suất tiếp σH sinh ra ra trong ổ lăn có chu kỳ thay đổi theo phương trình đường cong mõi:constNHmH=σ(8.14)Trong đó: N – số chu kỳ làm việcmH – bậc của đường cong mỏiSố chu kỳ làm việc N tỉ lệ bậc nhất với số vòng quay L. Nếu đơn vị tính L là triệu vòng thì (10.14) có thể viết:constLHmH=σ105 Chi tiết máy Chương VIIIσH tỉ lệ theo căn bậc 3 với tải trọng. Do đó có thể biểu diễn cơng thức trên dưới dạng saummCLQ =(8.15)Trong đó:Q – tải trọng quy ước tác dụng lên ổm = mH/3 – chỉ số mũ. m = 3 đối với ổ bi, m = 10/3 đối với ổ đũaC – khả năng tải của ổ (là tải trọng mà khi đó 90% số ổ cùng loại làm việc khơng xuất hiện dấu hiệu mỏi sau 1 triệu vòng quay). Giá trị này thu đượctừ con đường thực nghiệmTuổi thọ ổ lăn theo độ bền mỏi được xác định theo cơng thức:mQCL=(8.16)Nếu tính đến xác suất làm việc khơng hỏng, vật liệu chế tạo, điều kiện vận hành thì tuổi thọ được xác định theo cơng thức:m231QCaaL=(8.17)trong đó: a1 – hệ số phụ thuộc vào xác suất làm việc khơng hỏng R(t):R(t) 0.9 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99a11 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21a23 – hệ số xét đến ảnh hưởng của vật liệu chế tạo và điều kiện vận hành các loại ổ. Có thể tra các giá trị này trên bảng 8a.1[1]Tuổi thọ ổ được tính bằng giờ như sau:n60L10L6h=(8.18)8A.5. LỰA CHỌN Ổ THEO KHẢ NĂNG TẢI ĐỘNGTừ cơng thức (10.17), có thể tính được khả năng tải động tính tốn theo thời gian làm việc L(triệu vòng quay) và tải trong quy ước Q(kH)m1ttQLC =(8.19)Chọn ổ lăn theo điều kiện tải động như sau:CCtt≤(8.20)trong đó C – là giá trị tra cứu trong sổ tayTải trọng quy ước được xác định như sau:Đối với ổ đỡ và ổ đỡ chặn Q là tải trọng hướng tâm khơng đổi QrĐối với ổ chặn và ổ chặn đỡ Q là tải trọng dọc trục Qa106 Chi tiết máy Chương VIIIarrYFXVFQQ +==(8.21)araYFXFQQ +==(8.22)trong đó:Fr , Fa – tổng lực hướng tâm và lực dọc trục tác dụng lên ổX, Y – hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trụcV – hệ số tính đến vòng nào quay, V = 1 nếu vòng trong quay và V = 1,2 nếu vòng ngồi quay.Các hệ số X, Y tra bảng (8a.2)[1] trang 322Nếu tải trọng thay đổi theo bậc thì tải trọng quy ước tương đương QE theo tải trọng qui ước Qi như sau:3ii3iELLQQ∑∑=(8.24)Li – số triệu vòng quay làm việc ở chế độ thứ i với tải trọng QiNếu tải trọng thay đổi liên tục thì tuổi thọ tương đương được xác định theo cơng thức sau:∑=hHEhELKL(8.25)trong đó:∑=∑ihtL- tổng số giờ làm việcKHE – hệ số chế độ tải trọng (tra bảng 5.11[1]trang 233)a. Xác định lực hướng tâm Fr2ry2rxrFFF +=(8.26)Frx, Fry – tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ theo hai mặt phẳng vng góc với nhau.b. Xác định FaĐối với ổ bi, ổ đũa trụ ngắn, ổ bi lồng cầu hai dãy thì Fa là tổng các lực dọc trục ngàoi tác dụng lên ổĐối với các ổ đỡ chặn thì ngồi lực tác dụng ngồi tác dụng lên ổ còn lực tác dụng phụ Si do lực hướng tâm Fri tác dụng gây nên•Đối với ổ bi đỡ chặn:riieFS =(8.27a)•Đối với ổ đũa cơn:riieF83,0S =(8.27b)Để xác định lực Fa1ù và Fa2 tại hai ổ ta có phương trình cân bằng sau:0FFF2a1aa=−−(8.28)Vì Fa1 và Fa2 khơng bằng nhau nên cần thêm một phương trình phụ. Lực dọc trụ phụ Si do lực hướng tâm gây nên có tác dụng làm tách các vòng ổ ra khỏi ơ lăn theo phương dọc trục. Hiện tượng này khơng xãy ra khi các lực thõa mãn điều kiện:11aSF ≥và 22aSF ≥ 107 Chi tiết máy Chương VIIINgồi ra một trong hai ổ phải có giá trị Fai = Si. Ta có phương pháp xác định lực như sau:Sơ đồ lực Tỉ lệ giữa các lực Lực dọc trụcaS2S1Fa0FSSa21>≥12a21SSFSS−><11aSF =a12aFSF+=aS1S2Fa21SS ≤12aSSF−≤a21aFSF −=22aSF =8A.6. LỰA CHỌN Ổ THEO KHẢ NĂNG TẢI TĨNHKhả năng tải tĩnh sử dụng để chọn ổ lăn khi số vòng quay n < 1 vòng/phút. Ngồi ra, còn dùng để kiểm tra ổ lăn sau khi chọn theo khả năng tải động. Điều kiện chọn và kiểm tra ổ:00CQ<(8.29)Q0 – tải trọng quy ướcC0 – là khả năng tải tĩnh (là tải trọng tĩnh gây nên tại vùng tiếp xúc chịu tải lớn nhất giữa con lăn và rãnh với biến biến dạng dư tổng cộng bằng 0,0001 đường kính con lăn. Ứng suất lớn nhất sinh ra tại điểm tiếp xúc:•Đối với ổ bi là 3000Mpa•Đối với ổ đũa là 500MpaTải trọng tĩnh quy ước Q0 xác định theo cơng thức;•Đối với ổ đỡ và ổ đỡ chặn: chọn giá trị lớn trong hai giá trị sau:a0r00FYFXQ+= và r0FQ=(8.30)•Đối với ổ chặn và ổ chặn đỡ:α+=tgF3,2FQra0(8.31)Khi α = 900 (ổ chặn) a0FQ=Hệ số X0 và Y0 được chọn như sau:Ổ bi đỡ một dãy và hai dãy : X0 = 0,6 và Y0 = 0,5Ổ bi đỡ chặn (α = 12 360) : X0 = 0,5 và Y0 = 0,47 0,28Ổ cơn và ổ lồng cầu : X0 = 0,5 và Y0 = 0,22ctgα8A.7. TRÌNH TỰ LỰA CHỌN Ổ LĂN108 Chi tieát maùy Chương VIIITiến hành chọn ổ lăn có số vòng quay n > 1v/p theo trình tự sau:Chọn loại ổ theo khả năng tải trọngChọn kích thước ổ theo trình tự sau:Xác định Fr, FaTính tải trọng quy ước QTính CttChọn kích thước theo điều kiện Ctt < CKiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ109 Chi tiết máy Chương VIII8B.Ổ TRƯT8B.1. KHÁI NIỆM CHUNG* Cơng dụngDùng để đỡ các chi tiết quay. Thơng thường trục quay còn ổ đứng n nên khi làm việc bề của ngõng trục trượt lên bề mặt ổ trượt.* Phân loại - Theo hình dạng bề mặt làm việc : mặt trụ, mặt nón, mặt cầu, mặt phẳngFrFaFrFrFa- Theo khả năng chịu tải trọng: ổ đỡ, ổ đỡ chặn và ổ chặn- Theo phương pháp bơi trơn: ổ bơi trơn thuỷ (động hoặc tĩnh), ổ bơi trơn khí, bơi trơn từ* Kết cấu ổ- Lót ổ:- Thân ổ:* Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng110 [...]... im: - Lm vic cú tin cy cao khi vn tc ln m khi ú ln cú tui th thp - Chu c ti trng ngv va p nh vo kh nng gim chn ca mng du bụi trn - Kớch thc hng kớnh tng i nh - Lm vic ờm Nhc im - Yờu cu chm súx bo dng thng xuyờn, chi phớ ln v du bụi trn - Tn tht v ma sỏt khi m mỏy, dng mỏy - Kớch thv dc trc tng i ln Phm vi s dng - Khi kt cu lm vic vi vn tc tng i ln (v.30m/s) - Cỏc mỏy múc thit b chu ti trng va p -. .. tc tng i ln (v.30m/s) - Cỏc mỏy múc thit b chu ti trng va p - Trong cỏc mỏy chớnh xỏc ũi hi chớnh xỏc hng trc v kh nng iu chnh khe h - cú th lm vic trong nc, mụi trng n mũn - quay chm, khụng quan trng, r tin - ng kớnh ngừng trc quỏ ln 8B.2 CC DNG BễI TRN V MA ST 8B.2.1.Cỏc dng bụi trn Bao gm: bụi trn thy ng, bụi trn thy ng n hi, bụi trn mng mng, bụi trn tng phn * Bụi trn thy ng Bụi trn thy l c trng... Fr 2 = à dlà m m m = 1 1 Vi m xỏc nh theo t s l/d 0 .8 0.9 1 1.2 1.5 0.66 0.75 0 .85 1 1.1 - Xỏc nh h ng kớnh theo cụng thc sau: = d - Giỏ tr khe h nh nht xỏc nh theo cụng thc; h min = (1 ) e = 2 2 5 Xỏc nh giỏ tr ti hn ca chiu dy lp du m khi ú k bụi trn ma sỏt t b phỏ v h th = R z1 + R z 2 6 Xỏc nh h s an ton quy c S= h min [S] = 2 h th 8B.7.3 Tớnh toỏn nhit Nhit tng lờn lm gim nht ng lc ca... hiu P) Trong thc t thng dựng centipoaz (cP) - Trong sn xut du bụi trn thng dựng nht ng hc , xỏc nh theo thi gian chy ca mt lng du nht nh qua ng nh git nht ng hc ph thuc vo mt (khi lng riờng) n v tớnh nht ng hc l m2/s Trong thc t gi 1 0-4 m2/s l stc v hay dựng centistoc ( 1 1cSt = St = 10 6 m 2 / s ) 100 - Gia nht ng hc v ng lc hc cú mi liờn h: à = t - Khi nhit thay i thỡ nht cng thay i Nu nhit... tớnh nht àt nhit t khi ó bit nht àt0 nhit t0 t àt = àt0 0 t m trong ú s m m = 2,6 3 113 Chng VIII - Khi ỏp sut p tng thỡ nht cng tng theo h thc gn ỳng sau: Chi tieỏt maựy à p = à 0 e P Trong ú à0 nht ng lc khi chu ỏp sut khụng khớ bỡnh thng - hng s, i vi du khoỏng = (13 35)1 0-4 8B.4 NH LUT PETROFF Khi lp du hỡnh thnh gia hai b mt ln hn tng chiu cao nhp nhụ, khi ú ma sỏt ngoi gia cỏc b... tieỏt maựy 8B.5 NGUYấN Lí BễI TRN THU NG y F x h hm pmax - Gi s cú hai tm phng nghiờng vi nhau mt gúc no ú chuyn ng vi vn tc v lp bụi trn nm gia hai tm cú nht ng lc à - Ban u hai tm ộp cht vo nhau Khi tm 1 chuyn ng so vi tm 2, lp du dớnh vo mt tm 1 b kộo theo v nh cú nht, cỏc lp du bờn di chuyn ng theo Du b dn vo phn hp ca khe h v b nộn li to nờn ỏp sut d Khi vn tc ln thỡ tm 1 c nõng lờn - S thay... , d1 ng kớnh ngừng trc, d ng kớnh danh ngha): = = 0 ,8. 10 3 v 0, 25 i vi trc cú ng kớnh nh hn 250mm thỡ mi lp gia trc v lút c chn theo cỏc mi lp tiờu chun sau: H7/f7, H9/e8, H7/e8, H9/ 3 La chn du v nhit lm vic trung bỡnh ca du cú giỏ tr t 45 750C Mi quan h gia nht ng lc v nhit theo phng trỡnh (11.2) 4 Tớnh h s kh nng ti theo cụng thc: = - Xỏc nh lch tõm tng i theo theo cụng thc sau: = l/d... xỳc nhau 8B.2.2 Cỏc dng ma sỏt - Tu thuc vo iu kin bụi trn, ta cú cỏc dng ma sỏt sau Ma sỏt t: c hỡnh thnh khi b mt ngừng trc v lút c ngn cỏch bng lp du bụi trn cú chiu dy ln hn tng s cỏc nhp nhụ b mt H s ma sỏt f = 0,0010,0 08 Ma sỏt na t: Hỡnh thnh khi iu kin ma sỏt t khụng tha, h s ma sỏt khụng nhng ph thuc nht du bụi trn m cũn ph thuc cp vt liu ch to lút v ngừng trc H s ma sỏt f = 0,0 08 0,1... à - nht ng lc ca du bụi trn (cP) v vn tc tm 1 so vi tm 2 hm tr s khong h ti tit din cú ỏp sut ln nht h tr s khe h ti tit din cú to x - T õy ta suy ra iu kin hỡnh thnh ch bụi trn ma sỏt t bng phng phỏp bụi trn thu ng : Gia hai b mt cú khe h hỡnh chờm Du phi cú nht nht nh v chy vo khe h Vn tc tng i gia hai b mt phi cú phng chiu thớch hp v tr s ln ỏp sut sinh ra cõn bng vi ti trng ngoi 8B.6... hn hp Vựng A: h s ma sỏt ch yu ph thuc vo nht ca du v khụng ph thuc vo nhp nhụ ca cỏc b mt Trờn on ny ta cú bụi trn ma sỏt t 8B.3 NHT - L kh nng cn trt ca lp ny i vi lp khỏc trong cht lng Trong iu kin ma sỏt t thỡ nht l nhõn t quan trng nht, quyt nh kh nng ti ca lp du - Trong cỏc tớnh toỏn v b trn thy ng thng dựng nht ng lc hc (Ns/m2) Ns/m2 l nht ng lc ca mt cht ng tớnh, ng hng, chy tng khi gi . Chi tiết máy Chương VIIICHƯƠNG 8 TRỤC8A. Ổ LĂN8A.1. KHÁI NIỆMVòng ngoàiVòng trongCon lăna. Các bộ phận chính của ổ lăn• Cấu tạo ổ lăn gồm vòng. chặn:riieFS = (8. 27a)•Đối với ổ đũa cơn:riieF83,0S = (8. 27b)Để xác định lực Fa1ù và Fa2 tại hai ổ ta có phương trình cân bằng sau:0FFF2a1aa=−− (8. 28) Vì Fa1 và