Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 8028-1:2009 - ISO 14728-1:2004

Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 8028-1:2009 qui định phương pháp tính toán tải trọng động cơ bản danh định và đánh giá tuổi thọ cơ bản danh định cho ổ lăn chuyển động tịnh tiến được chế tạo bằng thép ổ lăn, được nhiệt luyện có độ cứng và chất lượng cao, thông dụng hiện phù hợp với công nghệ sản xuất thích hợp và thiết kế theo thông lệ về hình dáng của các bề mặt tiếp xúc lăn (mặt lăn).

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8028-1 : 2009 ISO 14728-1 : 2004 Ổ LĂN - Ổ LĂN CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN – PHẦN 1: TẢI TRỌNG ĐỘNG DANH ĐỊNH VÀ TUỔI THỌ DANH ĐỊNH Rolling bearings - Linear motion rolling bearings - Part 1: Dynamic load ratings and rating life Lời nói đầu TCVN 8028-1 : 2009 hồn tồn tương đương với ISO 14728-1 : 2004 TCVN 8028-1 : 2009 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC Ổ lăn, ổ đỡ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố TCVN 8028 Ổ lăn - Ổ lăn chuyển động tịnh tiến gồm hai phần: - TCVN 8028-1 (ISO 14728-1 : 2004) Phần 1: Tải trọng động danh định tuổi thọ danh định; - TCVN 8028-2 (ISO 14728-2 : 2004) Phần 2: Tải trọng tĩnh danh định; Ổ LĂN - Ổ LĂN CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN – PHẦN 1: TẢI TRỌNG ĐỘNG DANH ĐỊNH VÀ TUỔI THỌ DANH ĐỊNH Rolling bearings - Linear motion rolling bearings - Part 1: Dynamic load ratings and rating life Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn qui định phương pháp tính tốn tải trọng động danh định đánh giá tuổi thọ danh định cho ổ lăn chuyển động tịnh tiến chế tạo thép ổ lăn, nhiệt luyện có độ cứng chất lượng cao, thông dụng phù hợp với công nghệ sản xuất thích hợp thiết kế theo thơng lệ hình dáng bề mặt tiếp xúc lăn (mặt lăn) Tiêu chuẩn đưa định nghĩa tuổi thọ ổ lăn chuyển động tịnh tiến thiết lập điều kiện để tính tốn tuổi thọ tin cậy Tiêu chuẩn không áp dụng cho thiết kế lăn làm việc trực tiếp bề mặt trượt thiết bị máy, trừ bề mặt hồn tồn tương đương với mặt lăn phận ổ lăn chuyển động tịnh tiến mà thay Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn khơng ghi năm cơng bố áp dụng phiên nhất, bao gồm sửa đổi, bổ sung (nếu có) ISO 281 : 1990, Rolling bearings - Dynamic load ratings and rating life (Ổ lăn - Đánh giá tải trọng động danh định tuổi thọ) ISO 5593 : 1997, Rolling bearings - Vocabulary (Ổ lăn - Từ vựng) ISO 15241 : 2001, Rolling bearings - Symbol for quantities (Ổ lăn - Các kí hiệu cho đại lượng) Thuật ngữ định nghĩa Tiêu chuẩn áp dụng thuật ngữ định nghĩa cho ISO 281, ISO 5593 thuật ngữ sau: 3.1 Ổ bi tịnh tiến tuần hồn khép kín, kiểu ống lót, có khơng có rãnh mặt lăn (recirculating linear ball bearing, sleeve type, with or without raceway grooves) Ổ kiểu ống lót trụ có số vịng kín viên bi quay vịng thiết kế để đạt chuyển động lăn tịnh tiến dọc theo trục trụ trịn tơi cứng Xem Hình CHÚ THÍCH: Có thể thiết kế mặt lăn ống lót theo hình trụ ống lót thép có rãnh mặt lăn song song với trục Hình - Ổ bi tịnh tiến tuần hồn khép kín, kiểu ống lót 3.2 Ổ bi tịnh tiến tuần hồn khép kín, kiểu dẫn hướng thẳng (recirculating linear ball [roller] bearing, linear guideway type) Ổ bi (lăn) tịnh tiến có số lượng bi (đũa) xếp đối xứng vịng kín, thiết kế để đạt chuyển động lăn tịnh tiến dọc theo đường dẫn hướng có mặt lăn thích hợp tơi cứng Xem Hình Hình - Ổ bi (lăn) tịnh tiến, kiểu dẫn hướng thẳng 3.3 Ổ bi (đũa) tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu rãnh sâu (nonrecirculating linear ball bearing, linear guideway, deep groove type) Ổ tịnh tiến có viên bi phần tử lăn, viên bi có hai điểm tiếp xúc Xem Hình CHÚ THÍCH: Các bán kính mặt cắt ngang rãnh mặt lăn hai đường dẫn hướng nằm 0,52Dw vơ Hình - Ổ bi tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu rãnh sâu 3.4 Ổ bi tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu tiếp xúc điểm (nonrecirculating linear ball bearing, linear guideway, four-point-contact type) Ổ tịnh tiến có viên bi phần tử lăn, viên bi có điểm tiếp xúc Xem Hình CHÚ THÍCH: Các bán kính mặt cắt ngang rãnh mặt lăn cho điểm tiếp xúc nằm hai đường dẫn hướng nằm 0,52D w vơ Hình - Ổ bi tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu tiếp xúc điểm 3.5 Ổ đũa tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu phẳng (nonrecirculating linear ball bearing, linear guideway, flat type) Ổ tịnh tiến có đũa kim đũa trụ làm việc phần tử lăn Xem Hình Hình - Ổ đũa tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu phẳng 3.6 Ổ đũa tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu góc chữ V (nonrecircutating linear roller bearing, linear guideway, V-angle type) Ổ tịnh tiến thiết kế với đường dẫn chi tiết khối V có góc 90° Xem Hình CHÚ THÍCH: Đũa kim đũa trụ sử dụng phần tử lăn Hình - Ổ đũa tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu góc chữ V 3.7 Ổ đũa tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu đũa cắt ngang (non-recirculating linear ball bearing, linear guideway, crossed roller type) Ổ tịnh tiến có đũa trụ lắp đặt cấu trúc đũa cắt ngang Xem Hình Hình - Ổ đũa tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu đũa cắt ngang 3.8 Tuổi thọ (life) (Đối với ổ lăn chuyển động tịnh tiến riêng lẻ) quãng đường mà mặt lăn chuyển động so với mặt lăn khác trước dấu hiệu độ mỏi phát triển vật liệu mặt lăn phần tử lăn 3.9 Độ tin cậy (reliability) (Đối với nhóm ổ lăn chuyển động tịnh tiến giống làm việc điều kiện nhau) tỷ lệ phần trăm nhóm ổ lăn đạt vượt qua tuổi thọ qui định CHÚ THÍCH: Độ tin cậy ổ lăn chuyển động tịnh tiến xác suất để ổ lăn đạt hay vượt tuổi thọ qui định 3.10 Tuổi thọ danh định (basic rating life) (đối với ổ lăn chuyển động tịnh tiến nhóm ổ lăn chuyển động tịnh tiến giống làm việc điều kiện) tuổi thọ kết hợp với 90 % độ tin cậy, với vật liệu chất lượng chế tạo thông dụng, đại theo điều kiện làm việc quy ước 3.11 Tải trọng động danh định ổ lăn chuyển động tịnh tiến (basic dynamic load rating of a linear motion rolling bearing) Tải trọng tĩnh không đổi ổ lăn chuyển động tịnh tiến tồn theo lý thuyết cho tuổi thọ 105 m CHÚ THÍCH: Nếu sử dụng tuổi thọ danh định x 10 m để xác định tải trọng động danh định, nên sử dụng hệ số biến đổi dẫn đây: - Đối với tải trọng động danh định hệ thống dẫn hướng bi: C100 B C50 B 1,26 - Đối với tải trọng động danh định hệ thống dẫn hướng lăn đũa C100 R C50 R 1,23 3.12 Tải trọng động tương đương (dynamic equivalent load) Tải trọng tĩnh không đổi tác dụng lên ổ lăn chuyển động tịnh tiến để ổ lăn có tuổi thọ tuổi thọ đạt điều kiện tải trọng thực 3.13 Chiều tải trọng (direction of load) Chiều tải trọng áp dụng để tính tốn tải trọng danh định CHÚ THÍCH: Để tính tốn tải trọng động danh định, chiều tải trọng định cho tất ổ chuyển động tịnh tiến mũi tên Hình Hình – Chiều tải trọng 3.14 Đường kính chia (pitch diameter) (Ổ bi tịnh tiến tuần hoàn khép kín, kiểu ống lót), đường kính đường trịn có chứa tâm viên bi tiếp xúc với mặt lăn, mặt phẳng vng góc với đường tâm ổ 3.15 Góc tiếp xúc danh nghĩa (nominal contact angle) Góc chiều tải trọng ổ tịnh tiến đường tác dụng danh nghĩa hợp lực lực truyền mặt lăn ổ cho phần tử lăn Xem Hình Hình - Góc tiếp xúc danh nghĩa Kí hiệu Tiêu chuẩn áp dụng ký hiệu ISO 281, ISO 15241 ký hiệu áp dụng Bảng Bảng - Các ký hiệu, thuật ngữ đơn vị Ký hiệu Thuật ngữ Đơn vị bm Hệ số đánh giá thép làm ổ cứng, chất lượng cao, thông thường sử dụng nay, phù hợp với công nghệ sản xuất thích hợp giá trị hệ số biến đổi phù hợp với kiểu loại thiết kế ổ C Tải trọng động danh định N C0 Tải trọng tĩnh danh định N C50B Tải trọng động danh định ổ lăn chuyển động tịnh tiến có dẫn hướng bi tính tốn tuổi thọ danh định x 104 m N C50R Tải trọng động danh định ổ lăn chuyển động tịnh tiến có dẫn hướng lăn đũa tính tốn tuổi thọ danh định x 104 m N C100B Tải trọng động danh định ổ lăn chuyển động tịnh tiến có dẫn hướng bi tính tốn cho tuổi thọ danh định 105 m N C100R Tải trọng động danh định cho ổ lăn chuyển động tịnh tiến có dẫn hướng lăn đũa tính tốn cho tuổi thọ tính tốn danh định 105 m N cL Hệ số điều chỉnh cho ổ bi tịnh tiến tuần hồn khép kín, kiểu ống lót, có khơng có rãnh mặt lăn, áp dụng tính tốn tải trọng danh định Dpw Đường kính chia dãy bi mm Dw Đường kính bi mm Dwe Đường kính đũa áp dụng tính tốn tải trọng danh định mm F Tải trọng tác động lên ổ N fc Hệ số phụ thuộc vào hình học thành phần ổ, độ xác với chế tạo thành phần khác phụ thuộc vào vật liệu fs Hệ số hiệu chỉnh ứng dụng có hành trình ngắn, dùng cho ổ bi tịnh tiến tuần hồn khép kín, kiểu ống lót có khơng có rãnh qui định nhà sản xuất i Số dãy bi đũa áp dụng tính tốn tải trọng danh định CHÚ Ý: Trong trường hợp ổ tịnh tiến tuần hoàn khép kín, kiểu ống lót, tổng số dãy bi it Số dãy bi chịu tải trọng vùng chịu tải - 90 < j < + 90 ổ bi tịnh tiến tuần hồn khép kín kiểu ống lót, có khơng có rãnh mặt lăn, áp dụng tính tốn giá tải danh định kF Hệ số tải trọng động ki Hệ số cho ổ bi tịnh tiến tuần hồn khép kín, kiểu ống lót, có khơng có rãnh mặt lăn áp dụng tính tốn tải trọng danh định Lwe Độ dài đũa áp dụng tính tốn tải trọng danh định L10 Tuổi thọ danh định kết hợp với 90 % độ tin cậy mm 105 m ls Chiều dài hành trình ổ tịnh tiến mm lt Chiều dài mặt lăn áp dụng tính tốn tải trọng danh định Đối với ổ tịnh tiến tuần hoàn khép kín, dù kiểu ống lót bàn trượt qui định nhà sản xuất, ổ tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín, chiều dài đường dẫn hướng, khoảng cách tâm bi đũa mang tải hai đầu dãy mm P Tải trọng động tương đương N p Số mũ rg Bán kính mặt cắt ngang rãnh mặt lăn đường dẫn hướng mm tw Khoảng cách tâm hai bi đũa kề cạnh mm Z Số bi đũa dãy Zt Số bi đũa chịu tải dãy áp dụng tính tốn tải trọng danh định Góc tiếp xúc danh nghĩa j Góc chiều tải trọng dãy bi j Hệ số giảm Tải trọng động danh định 5.1 Ổ bi tịnh tiến 5.1.1 Ổ bi tịnh tiến tuần hồn khép kín, kiểu ống lót có rãnh mặt lăn Tải trọng động danh định cho ổ này, vị trí tải thẳng đứng, xác định theo cơng thức: đó: Trong số dãy bi mang tải vùng có tải, it, dãy xếp khu vực góc - 90° < j < +90° theo chiều tải trọng vng góc (xem Hình 8) phải đưa vào tính tốn Giá trị bm đưa giá trị lớn nhất, nhà sản xuất sử dụng giá trị nhỏ xây dựng nhà sản xuất Giá trị cL xác định nhà sản xuất phạm vi cho Các giá trị ki để tính tốn ổ bi tịnh tiến tuần hồn khép kín, kiểu ống lót, với khoảng cách dãy bi nhau, cho Bảng 5.1.2 Ổ bi tịnh tiến tuần hồn khép kín, kiểu ống lót khơng có rãnh mặt lăn Tải trọng động danh định cho ổ này, vị trí tải thẳng đứng, xác định theo công thức: đó: Số dãy bi mang tải khu vực có tải, it, dãy xếp khu vực góc -90° < j < +90° theo chiều tải vng góc (xem Hình 8) phải đưa vào tính tốn Giá trị bm giá trị nhỏ đưa giá trị lớn nhất, nhà sản xuất sử dụng Giá trị cL xác định nhà sản xuất phạm vi cho Các giá trị ki để tính tốn ổ bi tịnh tiến tuần hồn khép kín, kiểu ống lót, với khoảng cách dãy bi nhau, cho Bảng Bảng - Giá trị ki i 10 ki 1,000 1,000 1,104 1,329 1,531 1,681 1,807 1,948 5.1.3 Ổ bi tịnh tiến tuần hồn kín, kiểu dẫn hướng thẳng Tải động danh định ổ xác định theo cơng thức sau: đó: Giá trị bm đưa giá trị lớn nhất, nhà sản xuất sử dụng giá trị nhỏ sử dụng nhà sản xuất Giá trị fc tính tốn với = 0,9 đưa Bảng Bảng - Giá trị fc rg fc 0,52 Dw 83,9 0,53 Dw 71,6 0,54 Dw 64,1 0,55 Dw 58,9 0,56 Dw 55,1 0,57 Dw 52,1 0,58 Dw 49,7 0,59 Dw 47,7 0,60 Dw 46 Khả mang tải ổ không thiết tăng lên sử dụng bán kính rãnh mặt lăn nhỏ hơn, giảm cách sử dụng bán kính rãnh mặt lăn lớn giá trị đưa Bảng 5.1.4 Các ổ bi tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu rãnh sâu tiếp xúc điểm Tải trọng động danh định cho ổ xác định theo công thức sau: đó: Giá trị bm giá trị nhỏ đưa giá trị lớn nhất, nhà sản xuất sử dụng Giá trị i Zt đưa Bảng Bảng – Giá trị i Zt Ổ i Zt Kiểu rãnh sâu Z Kiểu tiếp xúc điểm Z Giá trị fc tính tốn với = 0,9 đưa Bảng Bảng - Giá trị fc rg fc 0,52 Dw 82,8 0,53 Dw 70,7 0,54 Dw 63,3 0,55 Dw 58,2 0,56 Dw 54,4 0,57 Dw 51,5 0,58 Dw 49,1 0,59 Dw 47,1 0,60 Dw 45,4 21,8 5.2 Ổ đũa tịnh tiến 5.2.1 Ổ đũa tịnh tiến tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu bàn trượt Tải trọng động danh định cho ổ xác định theo cơng thức sau: đó: fc = x 195 bm = 1,1 = 0,83 Giá trị bm giá trị nhỏ đưa giá trị lớn nhất, nhà sản xuất sử dụng 5.2.2 Các ổ đũa tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu phẳng, góc chữ V đũa cắt ngang đó: fc = x 194 lt = (Zt - 1) x tw bm = 1,1 = 0,83 Giá trị bm cho giá trị lớn nhất, nhà sản xuất sử dụng giá trị nhỏ Giá trị i Zt đưa Bảng Bảng - Giá trị i Zt Ổ Kiểu phẳng i Zt Z Kiểu góc chữ V Z Kiểu đũa cắt ngang Z/2 Tải trọng động tương đương Tải trọng động tương đương xác định theo công thức sau: P = kF x F Hệ số tải động kF lấy (kF = 1) chiều tải trọng ổ (F) vng góc (chỉ dẫn Hình 8) khe hở ổ phạm vi bình thường Đối với chiều tải trọng ổ khác với pháp tuyến và/ có thêm tải trọng mô men xoắn, giá trị k F nhà sản xuất ổ quy định Tuổi thọ danh định Tuổi thọ danh định cho ổ lăn chuyển động tịnh tiến xác định theo công thức sau: dùng cho hai kiểu ổ; C P L10 p Giá trị p đưa Bảng Bảng - Giá trị p Kiểu ổ p Ổ bi tịnh tiến Ổ đũa tịnh tiến 10/3 Các điều kiện thiết lập cho tính tốn tuổi thọ tin cậy sau: Tải trọng động tương đương: P ≤ 0,5C P ≤ C0 Hành trình áp dụng cho tất kiểu ổ bi (đũa) tịnh tiến tuần hồn khép kín: ls ≥ 2lt Hành trình áp dụng tất có kiểu ổ bi (đũa) tịnh tiến khơng tuần hồn khép kín: ls ≤ lt Và ổ bi đũa va đập vòng dẫn hướng theo chiều lăn Tuổi thọ ổ bi tịnh tiến tuần hồn khép kín, kiểu ống lót có hành trình ngắn xác định sửa lại bởi: C fs P L10 p đó: fs f ls lt Hệ số hiệu chỉnh fs nhà sản xuất xác định THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] LUNBERG.G and PALMGREN.A, Dynamic capacity of rolling bearings, Acta Polytechnica, Mechanical Engineering Series, Royal Swedish academy of Engineering Sciences Vol 1.No (1947) [2] LUNBERG.G and PALMGREN.A, Dynamic capacity of rolling bearings, Acta Polytechnica, Mechanical Engineering Series, Royal Swedish academy of Engineering Sciences Vol 2, No [3] ISO 10285 : 1992, Rolling bearing, linear motion, recirculating ball, sleeve type - Metric series (Ổ lăn, chuyển động tịnh tiến, kiểu bạc lót - Loạt hệ mét)  ... truyền mặt lăn ổ cho phần tử lăn Xem Hình Hình - Góc tiếp xúc danh nghĩa Kí hiệu Tiêu chuẩn áp dụng ký hiệu ISO 281, ISO 15241 ký hiệu áp dụng Bảng Bảng - Các ký hiệu, thuật ngữ đơn vị Ký hiệu Thuật... Engineering Sciences Vol 2, No [3] ISO 10285 : 1992, Rolling bearing, linear motion, recirculating ball, sleeve type - Metric series (Ổ lăn, chuyển động tịnh tiến, kiểu bạc lót - Loạt hệ mét) ... thẳng, kiểu đũa cắt ngang (non-recirculating linear ball bearing, linear guideway, crossed roller type) Ổ tịnh tiến có đũa trụ lắp đặt cấu trúc đũa cắt ngang Xem Hình Hình - Ổ đũa tịnh tiến khơng