Chi tiết máy_ Ổ trục

Chương VIII Chi tiết máy CHƯƠNG Ổ TRỤC 8A Ổ LĂN 8A.1 KHÁI NIỆM Vòng Vòng Con lăn a Các phận ổ lăn • Cấu tạo ổ lăn gồm vịng ngồi, vịng trong, lăn Giữa lăn cịn có vịng cách • Nhờ có lăn nên ma sát ổ ma sát lăn Hệ số ma sát lăn f = 0,0015…0,006 • Chế độ bơi trơn đơn giản Kết cấu cho phép chế tạo hàng loạt nên giá thành thấp b Phân loại • Theo hình dạng lăn: bi, đũa trụ ngắn, đũa trụ dài, đũa côn, đũa hình trống đối xứng khơng đối xứng, đũa kim, đũa xoắn … • Theo khả chịu tải trọng: o Ổ đỡ: chịu tải trọng hướng tâm phần lực dọc trục (ổ bi đỡ) chịu tải trọng hướng tâm (ổ đũa trụ ngắn) o Ổ đỡ chặn: chịu tải trọng hướng tâm dọc trục (ổ bi đỡ chặn, ổ đũa côn đỡ chặn) o Ổ chặn đỡ: chủ yếu chịu tải trọng dọc trục, đồng thời phần tải trọng hướng tâm o Ổ chặn: chịu tải trọng dọc trục • Theo số dãy lăn: ổ 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 tự lựa: có khơng có khả tự lựa 101 Chi tiết máy Chương VIII c Ký hiệu ổ lăn: Ổ lăn ký hiệu sau: • Hai số từ bên phải ký hiệu đường kính vịng d có giá trị d/5 d ≥ 20mm Nếu d < 20mm ký hiệu sau: - d = 10mm ký hiệu 00 - d = 12mm ký hiệu 01 - d = 15mm ký hiệu 02 - d = 17mm ký hiệu 03 • Chữ thứ từ bên phải ký hiệu cỡ ổ: o 8,9 – siêu nhẹ o 1,7 – đặc biệt nhẹ o 2,5 – nhẹ o – trung o – nặng • Chữ số thứ tư từ phải sang biểu thị loại ổ: o – ổ bi đỡ dãy o – ổ bi đỡ lồng cầu dãy o – ổ đũa trụ ngắn đỡ o – ổ đũa lồng cầu hai dãy o – ổ kim o – ổ đũa trụ xoắn o – ổ bi đỡ chặn o – ổ đũa côn o – ổ bi chặn o – ổ đũa chặn • Số thứ từ bên phải sang biểu thị đặc điểm kết cấu • Số thứ ký hiệu loạt chiều rộng ổ d Ưu nhược điểm Ưu:  Giá thành thấp sản xuất hàng loạt  Mất mát công suất ma sát thấp  Tính lắp lẫn cao, thậun tiện sửa chữa  Chăm sóc bơi trơn đơn giản  So với ổ trượt kích thước dọc trục nhỏ Nhược điểm:  Khả quay nhanh, chịu va dập  Kích thước hướng kính tương đối lớn 102 Chương VIII  Độ tin cậy thấp làm việc với vận tốc cao (do ổ bị nóng lên, vỡ vòng cách lưc ly tâm lăn)  Ồn làm việc với vận tốc cao Chi tiết máy 8A.2 ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC Ổ LĂN 8A.2.1 Phân bố lực lăn Phương trình cân lực: Fr = F0 + 2F cos γ + 2F2 cos γ + 2F3 cos 3γ + + 2Fn cos nγ (8.1) với : Fi – lực tác dụng lên lăn thứ i Max{Fi} = F0 γ= 360 z - góc lăn δ2 δ2 2γ δ1 F2 δ0 δ1 F2 F1 F1 F0 Trong phương trình (10.1) nγ < 900 có số lăn chịu tải trọng Bỏ qua độ uốn vòng ổ giả sử khơng có khe hở hướng tâm điểm tiếp xúc lăn ổ bị biết dạng Các đại lượng biến dạng xác định theo độ biến dạng lớn δ0 sau: δ1 = δ0 cos γ, δ2 = δ0 cos γ, , δn = δ0 cos nγ (8.2)  Giữa độ biến dạng tải trọng có mối liên hệ sau: δ = cF / - Đối với ổ bi: δ = cF - Đối với ổ đũa: (8.3) Do đó: F = F0 cos3 / γ, F2 = F0 cos3 / 2 γ, , Fn = F0 cos3 / nγ (8.4)  F0 = (1 + cos 5/ γ + cos 5/ Fr γ + cos5 / 3γ + + cos5 / nγ ) (8.5) Mặt khác: (1 + cos 5/ γ + cos 5/ z ≈ 4,37 γ + cos5 / 3γ + + cos5 / nγ) (8.6) nên: F0 = 5Fr z (8.7) Khi tính đến khe hở hướng tâm độ khơng xác chi tiết ổ, tính giá trị F0 sau:  103 Chương VIII Chi tiết máy 5Fr z F0 = Fn = 5Fr cos3 / nγ z (8.8) 8A.2.2 Ứng suất tiếp xúc sinh chi tiết ổ:  Khi xác định giá trị F0, F1, F2,…, Fn Có thể tính tốn ứng suất tiếp xúc vi trí tiếp xúc lăn sau: σH = 0,3883 Trong đó: ρ= ρ1ρ2 ρ1 ± ρ2 Fn E ρ2 (8.9) ; ρ1, ρ2 : bán kính cong lăn vịng ổ điểm tiếp xúc Vịng lăn tiếp xúc ngồi: lăn tiếp : ρ= ρ1ρ2 ρ1 − ρ2 ρ= ρ1ρ2 ρ1 + ρ2 Vịng ngồi ổ Thường ứng suất tiếp xúc vòng ổ lăn lớn ứng suất tiếp vịng ngồi lăn Do đó, thơng thường ổ lăn vịng vịng quay 8A.2.3 Động học ổ lăn  Con lăn ổ thực chuyển động hành tinh DW v0 v1 ω DPW v1 = ωD1 v0 = D1 v1 (8.10) Với D1 – đường kính ngồi vịng  Vận tốc góc lăn góc lăn quay quanh trục trục nó: ωw =  2( v1−v ) 0,5D1 ω = Dw Dw (8.11) Vận tốc góc lăn quay quanh trục lắp ổ (vận tốc vòng cách) ωC = 2v0 0,5D1 ω = ≈ 0,5ω D pw D w +D1 (8.12) Hay ½ vận tốc trục  Theo công thức (10.12), vận tốc lăn phụ thuộc vào đường kính lăn Dw Dw lớn ωc nhỏ Khi gia con lăn khơng xác lăn lớn làm giảm vận tốc vòng cách, lăn nhỏ làm tăng vận tốc vòng cách Giữa lăn vòng cách sinh áp lực lớn ma sát, nguyên nhân phá vỡ vịng cách, mịn lăn, mát mát cơng suất ổ 104 Chương VIII Chi tiết máy 8A.2.4 Động lực học ổ lăn  Khi quay lăn sinh lực ly tâm tác dụng lên vịng ngồi ổ: Fc = m w ω D pw c (8.13) mw – khối lượng lăn  Vì ứng suất tiếp xúc vịng ngồi nhỏ rãnh vòng trong, nên làm việc với số vòng quay nhỏ lực ly tâm khơng làm ảnh hưởng đến khả làm việc ổ Nhưng làm việc với vận tốc cao lực ly tâm có ảnh hưởng đáng kể đặc biệt ổ chặn Khi bị kẹt bi, làm tăng mài mòn vòng cách 8A.3 CÁC DẠNG HỎNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH  Các dạng hỏng bao gồm:  Tróc rỗ bề mặt mỏi: thay đổi ứng suất tiếp xúc, sau thời gian làm việc, vết nứt tế vi phát triển thành tróc rãnh vòng lăn  Mòn lăn vịng ổ: thường xảy với ổ bơi trơn khơng tốt có hạt kim loại rơi vào ổ  Vỡ vòng cách: thường xảy ổ quay nhanh  Biến dạng dư bề mặt rãnh vòng lăn: xảy ổ máy chịu tải trọng nặng quay chậm  Vỡ vòng ổ lăn: tải trọng rung va đập, lắp ráp vận hành không đúng, kẹt lăn…  Hiện tính tốn ổ theo kha tải mà không theo ứng suất theo hai tiêu chuẩn: - Theo khả tải tĩnh: tránh biến dạng dư đ/v ổ làm việc có số vịng quay thấp (< 1v/p) - Theo kha tải động: để tránh tróc rỗ bề mặt 8A.4 TUỔI THỌ VÀ ĐỘ TIN CẬY ỔLĂN  Ứng suất tiếp σH sinh ra ổ lăn có chu kỳ thay đổi theo phương trình đường cong mõi: σH m N = const (8.14) Trong đó: N – số chu kỳ làm việc mH – bậc đường cong mỏi H 105 Chương VIII  Số chu kỳ làm việc N tỉ lệ bậc với số vòng quay L Nếu đơn vị tính L triệu vịng (10.14) viết: Chi tiết máy σH m H L = const σH tỉ lệ theo bậc với tải trọng Do biểu diễn cơng thức dạng sau Q m L = Cm (8.15) Trong đó: Q – tải trọng quy ước tác dụng lên ổ m = mH/3 – số mũ m = ổ bi, m = 10/3 ổ đũa C – khả tải ổ (là tải trọng mà 90% số ổ loại làm việc không xuất dấu hiệu mỏi sau triệu vòng quay) Giá trị thu đượctừ đường thực nghiệm  Tuổi thọ ổ lăn theo độ bền mỏi xác định theo công thức:  m C  L =  Q    (8.16) Nếu tính đến xác suất làm việc không hỏng, vật liệu chế tạo, điều kiện vận hành tuổi thọ xác định theo công thức:  m C  L = a1a 23   Q    (8.17) đó: a1 – hệ số phụ thuộc vào xác suất làm việc không hỏng R(t): R(t) 0.9 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 a1 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21 a23 – hệ số xét đến ảnh hưởng vật liệu chế tạo điều kiện vận hành loại ổ Có thể tra giá trị bảng 8a.1[1]  Tuổi thọ ổ tính sau: Lh = 106 L 60n (8.18) 8A.5 LỰA CHỌN Ổ THEO KHẢ NĂNG TẢI ĐỘNG  Từ công thức (10.17), tính khả tải động tính tốn theo thời gian làm việc L(triệu vòng quay) tải quy ước Q(kH) C tt = QL  m (8.19) Chọn ổ lăn theo điều kiện tải động sau: 106 Chương VIII (8.20) Chi tiết máy C tt ≤ C C – giá trị tra cứu sổ tay  Tải trọng quy ước xác định sau:  Đối với ổ đỡ ổ đỡ chặn Q tải trọng hướng tâm không đổi Qr  Đối với ổ chặn ổ chặn đỡ Q tải trọng dọc trục Qa Q = Q r = XVFr + YFa (8.21) Q = Q a = XFr + YFa (8.22) đó: Fr , Fa – tổng lực hướng tâm lực dọc trục tác dụng lên ổ X, Y – hệ số tải trọng hướng tâm dọc trục V – hệ số tính đến vịng quay, V = vịng quay V = 1,2 vịng ngồi quay Các hệ số X, Y tra bảng (8a.2)[1] trang 322  Nếu tải trọng thay đổi theo bậc tải trọng quy ước tương đương QE theo tải trọng qui ước Qi sau: QE = ∑Q3Li i Li ∑ (8.24) Li – số triệu vòng quay làm việc chế độ thứ i với tải trọng Qi  Nếu tải trọng thay đổi liên tục tuổi thọ tương đương xác định theo công thức sau: L hE = K HE L h ∑ (8.25) L h ∑ = ∑t i - tổng số làm việc đó: KHE – hệ số chế độ tải trọng (tra bảng 5.11[1]trang 233) a Xác định lực hướng tâm Fr F = F +F (8.26) Frx, Fry – tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ theo hai mặt phẳng vng góc với b Xác định Fa  Đối với ổ bi, ổ đũa trụ ngắn, ổ bi lồng cầu hai dãy Fa tổng lực dọc trục ngàoi tác dụng lên ổ  Đối với ổ đỡ chặn ngồi lực tác dụng ngồi tác dụng lên ổ cịn lực tác dụng phụ Si lực hướng tâm Fri tác dụng gây nên • Đối với ổ bi đỡ chặn: S i = eFri (8.27a) • Đối với ổ đũa cơn: Si = 0,83eFri (8.27b)  Để xác định lực Fa1ù Fa2 hai ổ ta có phương trình cân sau: Fa − Fa1 − Fa = (8.28) r rx ry 107 Chương VIII Vì Fa1 Fa2 khơng nên cần thêm phương trình phụ Lực dọc trụ phụ Si lực hướng tâm gây nên có tác dụng làm tách vịng ổ khỏi ô lăn theo phương dọc trục Hiện tượng không xãy lực thõa mãn điều kiện: Fa1 ≥ S1 Fa ≥ S2 Chi tiết máy Ngồi hai ổ phải có giá trị Fai = Si Ta có phương pháp xác định lực sau: Sơ đồ lực Tỉ lệ lực Lực dọc trục S2 S1 Fa S1 ≥ S Fa > a Fa1 =S1 S1 < S2 Fa > S2 −S1 S1 Fa a S2 Fa = S1 + Fa S1 ≤ S2 Fa1 = S2 − Fa Fa ≤ S2 −S1 Fa = S2 8A.6 LỰA CHỌN Ổ THEO KHẢ NĂNG TẢI TĨNH  Khả tải tĩnh sử dụng để chọn ổ lăn số vịng quay n < vịng/phút Ngồi ra, dùng để kiểm tra ổ lăn sau chọn theo khả tải động Điều kiện chọn kiểm tra ổ: Q0 < C0 (8.29) Q0 – tải trọng quy ước C0 – khả tải tĩnh (là tải trọng tĩnh gây nên vùng tiếp xúc chịu tải lớn lăn rãnh với biến biến dạng dư tổng cộng 0,0001 đường kính lăn Ứng suất lớn sinh điểm tiếp xúc: • Đối với ổ bi 3000Mpa • Đối với ổ đũa 500Mpa  Tải trọng tĩnh quy ước Q0 xác định theo cơng thức; • Đối với ổ đỡ ổ đỡ chặn: chọn giá trị lớn hai giá trị sau: Q = X Fr + Y0 Fa Q = Fr (8.30) • Đối với ổ chặn ổ chặn đỡ: Q = Fa + 2,3Fr tgα (8.31) Q = Fa Khi α = 90 (ổ chặn)  Hệ số X0 Y0 chọn sau:  Ổ bi đỡ dãy hai dãy : X0 = 0,6 Y0 = 0,5 108 Chi tiết máy  Ổ bi đỡ chặn (α = 12 360):  Ổ côn ổ lồng cầu Chương VIII X0 = 0,5 Y0 = 0,47 0,28 : X0 = 0,5 Y0 = 0,22ctgα 8A.7 TRÌNH TỰ LỰA CHỌN Ổ LĂN Tiến hành chọn ổ lăn có số vịng quay n > 1v/p theo trình tự sau:  Chọn loại ổ theo khả 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 tải tĩnh ổ 109 Chương VIII Chi tiết máy 8B.Ổ TRƯT 8B.1 KHÁI NIỆM CHUNG * Công dụng Dùng để đỡ chi tiết quay Thơng thường trục quay cịn ổ đứng n nên làm việc bề ngõng trục trượt lên bề mặt ổ trượt * Phân loại - Theo hình dạng bề mặt làm việc : mặt trụ, mặt nón, mặt cầu, mặt phẳng - Theo khả chịu tải trọng: ổ đỡ, ổ đỡ chặn ổ chặn - Theo phương pháp bôi trơn: ổ bôi trơn thuỷ (động tĩnh), ổ bơi trơn khí, bơi trơn từ * Kết cấu ổ - Lót ổ: - Thân ổ: 110 Chi tiết máy Chương VIII * Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng Ưu điểm: - Làm việc có độ tin cậy cao vận tốc lớn mà ổ lăn có tuổi thọ thấp - Chịu tải trọng độngvà va đập nhở vào khả giảm chấn màng dầu bơi trơn - Kích thước hướng kính tương đối nhỏ - Làm việc êm Nhược điểm - u cầu chăm sóx bảo dưỡng thường xun, chi phí lớn dầu bôi trơn - Tổn thất ma sát mở máy, dừng máy - Kích thướv dọc trục tương đối lớn Phạm vi sử dụng - Khi kết cấu làm việc với vận tốc tương đối lớn (v.30m/s) - Các máy móc thiết bị chịu tải trọng va đập - Trong máy xác địi hỏi độ xác hướng trục khả điều chỉnh khe hở - Ổ làm việc nước, mơi trường ăn mịn - Ổ quay chậm, khơng quan trọng, rẻ tiền - Đường kính ngõng trục lớn 8B.2 CÁC DẠNG BÔI TRƠN VÀ MA SÁT 8B.2.1.Các dạng bôi trơn Bao gồm: bôi trơn thủy động, bôi trơn thủy động đàn hồi, bôi trơn màng mỏng, bôi trơn phần * 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 không 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 µ0 độ nhấp nhơ bề mặt Trong đó, yếu tố độ nhớt động lực dầu tính chất quan trọng định đến điều kiện bôi trơn thuỷ động * Bôi trơn thuỷ động đàn hồi 111 Chương VIII 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 bơi trơn thủy động đàn hồi mềm: Chi tiết máy - Bơi 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 ξ Mođun đàn hồi tương đương xác định theo công thức sau: E= 2 − µ1 E1 + 1− µ2 E2 - Bôi trơn thủy động đàn hồi mềm: liên quan đến vật liệu có mođun đàn hồi thấp cao su * Bôi trơn màng mỏng Khi chiều dày lớp dầu bơi trơn nhỏ 0,1µm Thường xảy chi tiết máy có tải trọng nặng, vận tốc thấp * Bôi trơn nửa ướt (bôi trơn hỗn hợp) Chiều dày lớp dầu bôi trơn nằm khoảng từ 0,01 đến 1µm Khi đó, nhấp nhơ bề mặt tiếp xúc 8B.2.2 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 f = 0,001…0,008 • Ma sát nửa ướt: Hình thành điều kiện ma sát ướt không thỏa, hệ số ma sát phụ thuộc độ nhớt dầu bơi trơn mà cịn phụ thuộc cặp vật liệu chế tạo lót ổ ngõng trục Hệ số ma sát f = 0,008 … 0,1 • Ma sát khô: ma sát bề mặt tuyết đối tiếp xúc • Ma sát nửa khơ: bề mặt làm việc ln có màng mỏng khí, ẩm,hoặc mỡ hấp thu từ mô trường chung quanh Hệ số ma sát f=0,1 0,4 - Như vậy, để tăng tuổi thọ ổ giảm mát cơng suất phải đảm bảo chế độ bôi trơn ma sát ướt Có thể thực điều biện pháp bôi trơn thủy tĩnh thuỷ động 112 Chương VIII - Mối quan hệ hệ số ma sát tích µn/p điều kiện bơi trơn thuỷ động thể đồ thị bên Trong đó, µ - độ nhớt động lực, n – số vòng quay trục phút, p – áp lực dầu (MPa) Chi tiết máy f C B A O  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  Vùng A: hệ số ma sát chủ yếu phụ thuộc vào độ nhớt dầu không phụ thuộc vào độ nhấp nhô bề mặt Trên đoạn ta có bơi trơn ma sát ướt 8B.3 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 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 ν, 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 113 Chương VIII động học m2/s Trong thực tế gọi 10-4m2/s stốc hay dùng centistoc ( Chi tiết máy 1cSt = St = 10 −6 m / s ) 100 - Giũa độ nhớt động học động lực học có mồi liên hệ: µ = γt ν - Khi nhiệt độ thay đổi độ nhớt thay đổi Nếu nhiệt độ tăng độ nhớt giảm Có thể tính độ nhớt µt nhiệt độ t biết độ nhớt µt0 nhiệt độ t0 t  µ t = µt    t  m số mũ m = 2,6 - Khi áp suất p tăng độ nhớt tăng theo hệ thức gần sau: µp = µ eαP Trong µ0 – độ nhớt động lực chịu áp suất khơng khí bình thường α - số, dầu khoáng α = (13 35)10-4 8B.4 ĐỊNH LUẬT PETROFF Khi lớp dầu hình thành hai bề mặt lớn tổng chiếu cao nhấp nhô, ma sát ngồi bề mặt vật rắn biến thành ma sát lớp dầu bôi trơn Sử dụng định luật Newton ma sát chất lỏng ta có: Fms = µA 2v δ δ - chiều dày lớp dầu bôi trơn Fms – lực ma sát µ - độ nhớt động lực v – vận tốc trượt A = πld – diện tích mặt ma sát Suy ra: với Fr f = 2µ dlv π δ Hệ số ma sát : f = 2µπ dlv v Fr δ Áp suất bề mặt làm việc xác dịnh theo công thức p= ⇒f = Fr dl 2µ v π pδ ⇒fδ = 2µ v π p Trong trường hợp ổ trượt: v = πdn 114 Chương VIII Chi tiết máy d – đường kính ổ trượt, n – số vịng quay ổ ⇒f = 2π2dµ n pδ Cơng thức gọi định luật Petroff Tích số µ n p gọi đặc tính chế độ ma sát ổ Mơ ment ma sát: Tms = Công suất mát: P= fFr d Tms n 9,55.10 8B.5 NGUYÊN LÝ BÔI TRƠN THUỶ ĐỘNG y F x h hm pmax - Giả sử có hai phẳng nghiêng với góc chuyển động với vận tốc v lớp bơi trơn nằm hai có độ nhớt động lực µ - Ban đầu hai ép chặt vào Khi chuyển động so với 2, lớp dầu dính vào mặt bị kéo theo nhờ có độ nhớt, lớp dầu bên chuyển động theo Dầu bị dồn vào phần hẹp khe hở bị nén lại tạo nên áp suất dư Khi vận tốc đủ lớn nâng lên - Sự thay đổi áp suất lớp dầu nằm hai xác định theo phương trình Reynolds: dp 6µv(h − h m ) = dx h3 Trong đó: µ - độ nhớt động lực dầu bôi trơn (cP) v – vận tốc so với hm – trị số khoảng hở tiết diện có áp suất lớn h – trị số khe hở tiết diện có toạ độ x - Từ ta suy điều kiện để hình thành chế độ bơi trơn ma sát ướt phương pháp bôi trơn thuỷ động :  Giữa hai bề mặt có khe hở hình chêm  Dầu phải có độ nhớt định chảy vào khe hở  Vận tốc tương đối hai bề mặt phải có phương chiều thích hợp trị số đủ lớn để áp suất sinh cân với tải trọng ngồi 8B.6 CÁC DẠNG HỎNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH 115 Chương VIII Các dạng hỏng chủ yếu ổ trượt: mịn, dính mỏi rỗ bề mặt  Mịn: xảy ổ ngõng trục khơng hình thành lớp dầu bơi trơn, có lớp dầu bơi trơn không đủ dày để ngăn cách tiếp xúc  Dính: thường xảy áp suất nhiệt cục ổ lớn lớp dầu bôi 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 Chi tiết máy  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 xảy nửa ướt Do tính tốn cho ổ trượt cần phải tính theo ma sát nửa ướt Tính tốn gọi tính tốn quy ướt ổ trượt Ngồi hai bề mặt tiếp xúc nên cần tính tốn nhiệt cho ổ  8B.7 TÍNH TỐN Ổ TRƯỢT 8B.7.1 Tính tốn quy ướt ổ trượt bơi trơn ma sát nửa ướt Tính tốn cho ổ làm việc với số vịng quay thấp, thường xun đóng mở máy, máy làm việc chế độ không ổ định, bôi trơn khơng tốt… a Tính theo áp suất cho phép Tính trường hợp ổ quay chậm, bơi trơn gián đoạn: p= Fr ≤ [p] ld (11.5) trường hợp tỉ số ξ = l/d dùng cơng thức thiết kế ổ trượt: d≥ Fr ξ p] [ (11.6) b Tính theo tích số pv Trong trường hợp ổ trượt làm việc với vận tốc bình: pv ≤[ pv] (11.7) p = F/(ld) v = ωd/2 nên : pv = Fω ≤ [ pv] 2l Đối với lót ổ làm gang đồng thanh: [p] = 6Mpa; [pv] = 8Mpa.m/s  Vật liệu babit: [p] = 15Mpa; [pv] = 15Mpa.m/s Các giá trị tham khảo thêm [4]  116 Chương VIII Chi tiết máy 8B.7.2 Tính tốn bơi trơn ma sát ướt Để ổ trượt làm việc chế độ bôi trơn ma sát ướt chiều dày lớp dầu phải lớn tơng độ nhấp nhơ bề mặt ngõng trục lót ổ Ngồi ra, sai số chế tạo biến dạng đàn hồi trục ta đưa vào hệ số an tồn quy ước S Do đó, điều kiện để ổ bôi trơn ma sát ướt là: h ≥ S( R z1 + R z ) Tính tốn ổ trượt theo điều kiện bôi trơn ma sát ướt tiến hành theo trình tự sau: Chọn trước ξ= l = 0,5 d Tiến hành kiểm tra điều kiện (11.5) (11.7) Chọn độ hở tương đối ψ= d − d1 d theo cơng thức thực nghiệm (d2 – đường kính lót ổ, d1 – đường kính ngõng trục, d – đường kính danh nghĩa): ψ = 0,8.10 −3 v 0, 25 Đối với trục có đường kính nhỏ 250mm mối lắp trục lót ổ chọn theo mối lắp tiêu chuẩn sau: H7/f7, H9/e8, H7/e8, H9/đ Lựa chọn dầu nhiệt độ làm việc trung bình dầu có giá trị từ 45 750C Mối quan hệ độ nhớt động lực nhiệt theo phương trình (11.2) Tính hệ số khả tải φ theo cơng thức: φ= pψ2 F ψ2 = r µω dlµω - Xác định độ lệch tâm tương đối χ theo φ theo công thức sau: φ= l/d m mχ m −m = −χ −χ Với m xác định theo tỉ số l/d 0.8 0.9 1.2 1.5 0.66 0.75 0.85 1.1 - Xác định độ hở đường kính δ theo cơng thức sau: δ =ψ d - Giá trị khe hở nhỏ xác định theo công thức; h = δ(1 − χ) δ −e = 2 Xác định giá trị tới hạn chiều dày lớp dầu mà đk bơi trơn ma sát ướt bị phá vỡ h th = R z1 + R z Xác định hệ số an toàn quy ước S= h ≥ [S] = h th 117 Chương VIII Chi tiết máy 8B.7.3 Tính tốn nhiệt  Nhiệt độ tăng lên làm giảm độ nhớt động lực dầau bôi trơn, dẫn đến khả tải lớp dầu bôi trơn giảm Tính tốn nhiệt xuất phát từ phương trình can nhiệt: Q = Q t1 + Q t  Q – nhiệt lượng sinh giây, xác định theo công thức Q = Fr vf 10 −3 ( kW ) đó: Fr – lực hứơng tâm (N) v – vận tốc vòng (m/s) f – hệ số ma sát  Qt1 – nhiệt lượng thoát theo dầu chảy qua ổ thời gian giây Q t1 = Cγ q∆t đó; C – nhiệt dung riêng dầu C = 1,7…2,1 kJ/kg0C γ0 – Khối lượng riêng dầu; γ0 = 850…900kg/m3 q – lưu lượng dầu chảy qua ổ giây, m3/s ∆t – thay đổi nhiệt độ dầu, 0C  Qt2 – nhiệt thoát qua trục thân ổ giây Q t = K T πld∆t + K T A∆t + K T πld + K T A Trong đó: KT = 0,04…0,08 – hệ số thoát nhiệt qua trục thân ổ, kW/m2.0C Từ phương trình cân nhiệt ta có: ∆t = t r − t v = fFr v 1000(Cγq + K T πld + K T A)  Nhiệt độ trung bình dầu: t= tv + tr ∆t = tv + 2  Nhiệt độ dầu cửa ra: t r = t v + ∆t Thông thường tv = 35…450C; tr = 80 1000C t = 45 750C 118 ... Theo khả chịu tải trọng: ổ đỡ, ổ đỡ chặn ổ chặn - Theo phương pháp bôi trơn: ổ bôi trơn thuỷ (động tĩnh), ổ bơi trơn khí, bơi trơn từ * Kết cấu ổ - Lót ổ: - Thân ổ: 110 Chi tiết máy Chương VIII *... hở hướng tâm độ khơng xác chi tiết ổ, tính giá trị F0 sau:  103 Chương VIII Chi tiết máy 5Fr z F0 = Fn = 5Fr cos3 / nγ z (8.8) 8A.2.2 Ứng suất tiếp xúc sinh chi tiết ổ:  Khi xác định giá trị... hướng tâm tác dụng lên ổ theo hai mặt phẳng vng góc với b Xác định Fa  Đối với ổ bi, ổ đũa trụ ngắn, ổ bi lồng cầu hai dãy Fa tổng lực dọc trục ngàoi tác dụng lên ổ  Đối với ổ đỡ chặn ngồi lực