Tài liệu Chi tiết máy - Chương 8: Ổ trục - Ổ lăn doc

18 3.9K 40
Tài liệu Chi tiết máy - Chương 8: Ổ trục - Ổ lăn doc

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Chi tiết máy Chương VIII CHƯƠNG 8 Ổ TRỤC 8A. LĂN 8A.1. KHÁI NIỆM Vòng ngoài Vòng trong Con lăn a. Các bộ phận chính của lăn • Cấu tạo lăn gồm vòng ngồi, vòng trong, con lăn. Giữa các con lăn còn có vòng cách • Nhờ có con lăn nên ma sát trong 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 thấp b. 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 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 đỡ chặn: chịu tải trọng hướng tâm và dọc trục (ổ bi đỡ chặn, đũa cơn đỡ chặn) o chặn đỡ: chủ yếu chịu tải trọng dọc trục, đồng thời một phần tải trọng hướng tâm o chặn: chỉ chịu tải trọng dọc trục • Theo số dãy con lăn: một dãy, hai dãy, 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 lựa 101 Chi tieát maùy Chương VIII c. Ký hiệu 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 nhẹ o 1,7 – đặc biệt nhẹ o 2,5 – nhẹ o 6 – trung o 4 – nặng • Chữ số thứ tư từ phải sang biểu thị loại ổ: o 0 – bi đỡ một dãy o 1 – bi đỡ lồng cầu một dãy o 2 – đũa trụ ngắn đỡ o 3 – đũa lồng cầu hai dãy o 4 – kim o 5 – đũa trụ xoắn o 6 – bi đỡ chặn o 7 – đũa côn o 8 – bi chặn o 9 – 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 ổ d. Ưu nhược điểm Ưu:  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 trượt thì kích thước dọc trục nhỏ hơn Nhược 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 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 cao 8A.2. ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC LĂN 8A.2.1. Phân bố lực trên các con lăn Phương trình cân bằng lực: γ++γ+γ+γ+= ncosF2 3cosF22cosF2cosF2FF n3210r (8.1) với : Fi – lực tác dụng lên con lăn thứ i. Max{Fi} = F 0 z 360 0 =γ - góc giữa các con lăn F 2 F 1 F 0 F 1 F 2 δ 2 δ 1 δ 0 δ 1 δ 2 2γ  Trong phương trình (10.1) thì nγ < 90 0 vì chỉ có số con lăn dưới chịu tải trọng. Bỏ qua độ uốn vòng trong và giả sử không có khe hở hướng tâm thì điểm tiếp xúc giữa con lăn sẽ bị biết dạng. Các đại lượng biến dạng có thể xác định theo độ biến dạng lớn nhất δ 0 như sau: γδ=δγδ=δγδ=δ ncos, ,2cos,cos 0n0201 (8.2)  Giữa độ biến dạng và tải trọng có mối liên hệ sau: - Đối với bi: 3/2 cF =δ - Đối với đũa: cF =δ (8.3) Do đó: γ=γ=γ= ncosFF, ,2cosFF,cosFF 2/3 0n 2/3 02 2/3 01 (8.4) )ncos2 3cos22cos2cos21( F F 2/52/52/52/5 r 0 γ++γ+γ+γ+ = (8.5) Mặt khác: 37,4 )ncos2 3cos22cos2cos21( z 2/52/52/52/5 ≈ γ++γ+γ+γ+ (8.6) nên: z F5 F r 0 = (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 F 0 như sau: 103 Chi tieát maùy Chương VIII z F5 F r 0 = và z ncosF5 F 2/3 r n γ = (8.8) 8A.2.2. Ứng suất tiếp xúc sinh ra trong các chi tiết ổ:  Khi xác định được các giá trị F 0 , F 1 , F 2 ,…, Fn. Có thể tính toán được ứng suất tiếp xúc tại vi trí tiếp xúc của con lăn như sau: 3 2 2 n H EF 388,0 ρ =σ (8.9) Trong đó: 21 21 ρ±ρ ρρ =ρ ; ρ 1 , ρ 2 : bán kính cong con lăn và vòng tại điểm tiếp xúc. Vòng trong và con lăn tiếp xúc ngoài: 21 21 ρ+ρ ρρ =ρ . Vòng ngoài và con lăn tiếp trong : 21 21 ρ−ρ ρρ =ρ .Thường ứng suất tiếp xúc giữa vòng trong và con lăn lớn hơn ứng suất tiếp giữa vòng ngoài và con lăn. Do đó, thông thường đối với lăn thì vòng trong là vòng quay 8A.2.3. Động học lăn  Con lăn trong thực hiện chuyển động hành tinh ω v 1 v 0 D 1 D PW D W 2 D v 1 1 ω = và 2 v v 1 0 = (8.10) Với D 1 – đường kính ngoài vòng trong  Vận tốc góc con lăn góc con lăn quay quanh trục trục của nó: w 1 w 01 w D D5,0 D )vv(2 ω = − =ω (8.11)  Vận tốc góc con lăn quay quanh trục lắp (vận tốc vòng cách) ω≈ + ω ==ω 5,0 DD D5,0 D v2 1w 1 pw 0 C (8.12) Hay chính là bằng ½ vận tốc trục  Theo công thức (10.12), vận tốc con lăn phụ thuộc vào đường kính con lăn Dw. khi Dw lớn thì ω c nhỏ. Khi gia con con lăn không 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 nguyên nhân phá vỡ vòng cách, mòn con lăn, mát mát công suất trong ổ. 104 Chi tieát maùy Chương VIII 8A.2.4. Động lực học lăn  Khi quay con lăn sẽ sinh ra một lực ly tâm tác dụng lên vòng ngoài của ổ: 2 Dm F pw 2 cw c ω = (8.13) mw – khối lượng con lăn  Vì ứng suất tiếp xúc trên vòng ngoài nhỏ hơn rãnh vòng trong, nên khi làm việc với số vòng quay nhỏ thì lực ly tâm không 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 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 bôi trơn không tốt có các hạt kim loại rơi vào ổ  Vỡ vòng cách: thường xảy ra đối với các quay nhanh  Biến dạng dư bề mặt rãnh vòng và con lăn: xảy ra đối với các của máy chịu tải trọng nặng và quay chậm.  Vỡ vòng và con lăn: do tải trọng rung và va đập, do lắp ráp và vận hành không đúng, do kẹt con lăn…  Hiện nay tính toán theo kha năng tải mà không theo ứng suất theo hai tiêu chuẩn: - Theo khả năng tải tĩnh: tránh biến dạng dư đ/v làm việc có số vòng quay thấp (< 1v/p) - Theo kha năng tải động: để tránh tróc rỗ bề mặt 8A.4. TUỔI THỌ VÀ ĐỘ TIN CẬY ỔLĂN  Ứng suất tiếp σ H sinh ra ra trong lăn có chu kỳ thay đổi theo phương trình đường cong mõi: constN H m H =σ (8.14) Trong đó: N – số chu kỳ làm việc mH – 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: constL H m H =σ 105 Chi tieát maùy Chương VIII  σ H tỉ lệ theo căn bậc 3 với tải trọng. Do đó có thể biểu diễn công thức trên dưới dạng sau mm CLQ = (8.15) Trong đó: Q – tải trọng quy ước tác dụng lên ổ m = mH/3 – chỉ số mũ. m = 3 đối với bi, m = 10/3 đối với đũa C – khả năng tải của (là tải trọng mà khi đó 90% số cùng loại làm việc không xuất hiện dấu hiệu mỏi sau 1 triệu vòng quay). Giá trị này thu đượctừ con đường thực nghiệm  Tuổi thọ lăn theo độ bền mỏi được xác định theo công thức: m Q C L         = (8.16)  Nếu tính đến xác suất làm việc không hỏng, vật liệu chế tạo, điều kiện vận hành thì tuổi thọ được xác định theo công thức: m 231 Q C aaL         = (8.17) trong đó: a 1 – 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 a 1 1 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21 a 23 – 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 được tính bằng giờ như sau: n60 L10 L 6 h = (8.18) 8A.5. LỰA CHỌN THEO KHẢ NĂNG TẢI ĐỘNG  Từ công thức (10.17), có thể tính được khả năng tải động tính toán theo thời gian làm việc L(triệu vòng quay) và tải trong quy ước Q(kH) m 1 tt QLC = (8.19)  Chọn lăn theo điều kiện tải động như sau: CC tt ≤ (8.20) trong đó C – là giá trị tra cứu trong sổ tay  Tải trọng quy ước được xác định như sau:  Đối với đỡ và đỡ chặn Q là tải trọng hướng tâm không đổi Qr  Đối với chặn và chặn đỡ Q là tải trọng dọc trục Qa 106 Chi tieát maùy Chương VIII arr YFXVFQQ +== (8.21) ara YFXFQQ +== (8.22) trong đó: Fr , Fa – tổng lực hướng tâm và lực dọc trục tác dụng lên ổ X, Y – hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục V – hệ số tính đến vòng nào quay, V = 1 nếu vòng trong quay và V = 1,2 nếu vòng ngoài 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: 3 i i 3 i E L LQ Q ∑ ∑ = (8.24) Li – số triệu vòng quay làm việc chế độ thứ i với tải trọng Qi  Nếu tải trọng thay đổi liên tục thì tuổi thọ tương đương được xác định theo công thức sau: ∑ = h HEhE LKL (8.25) trong đó: ∑ = ∑ i h tL - tổng số giờ làm việc K HE – hệ số chế độ tải trọng (tra bảng 5.11[1]trang 233) a. Xác định lực hướng tâm Fr 2 ry 2 rxr FFF += (8.26) F rx , Fry – tải trọng hướng tâm tác dụng lên theo hai mặt phẳng vuông góc với nhau. b. Xác định Fa  Đối với bi, đũa trụ ngắn, bi lồng cầu hai dãy thì Fa là tổng các lực dọc trục ngàoi tác dụng lên ổ  Đối với các đỡ chặn thì ngoài lực tác dụng ngoài tác dụng lên còn lực tác dụng phụ Si do lực hướng tâm Fri tác dụng gây nên • Đối với bi đỡ chặn: rii eFS = (8.27a) • Đối với đũa côn: rii eF83,0S = (8.27b)  Để xác định lực Fa 1ù và Fa 2 tại hai ta có phương trình cân bằng sau: 0FFF 2a1aa =−− (8.28) Vì F a1 và Fa 2 không 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 ra khỏi ô lăn theo phương dọc trục. Hiện tượng này không xãy ra khi các lực thõa mãn điều kiện: 11a SF ≥ và 22a SF ≥ 107 Chi tieát maùy Chương VIII Ngoài ra một trong hai 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 trục a S 2 S 1 F a 0F SS a 21 > ≥ 12a 21 SSF SS −> < 11a SF = a12a FSF += a S 1 S 2 F a 21 SS ≤ 12a SSF −≤ a21a FSF −= 22a SF = 8A.6. LỰA CHỌN THEO KHẢ NĂNG TẢI TĨNH  Khả năng tải tĩnh sử dụng để chọn lăn khi số vòng quay n < 1 vòng/phút. Ngoài ra, còn dùng để kiểm tra lăn sau khi chọn theo khả năng tải động. Điều kiện chọn và kiểm tra ổ: 00 CQ < (8.29) Q 0 – tải trọng quy ước C 0 – 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 bi là 3000Mpa • Đối với đũa là 500Mpa  Tải trọng tĩnh quy ước Q 0 xác định theo công thức; • Đối với đỡ và đỡ chặn: chọn giá trị lớn trong hai giá trị sau: a0r00 FYFXQ += và r0 FQ = (8.30) • Đối với chặn và chặn đỡ: α+= tgF3,2FQ ra0 (8.31) Khi α = 90 0 (ổ chặn) a0 FQ =  Hệ số X 0 và Y 0 được chọn như sau:  bi đỡ một dãy và hai dãy : X 0 = 0,6 và Y 0 = 0,5  bi đỡ chặn (α = 12 36 0 ) : X 0 = 0,5 và Y 0 = 0,47 0,28  côn và lồng cầu : X 0 = 0,5 và Y 0 = 0,22ctgα 108 Chi tieát maùy Chương VIII 8A.7. TRÌNH TỰ LỰA CHỌN LĂN Tiến hành chọn lăn có số vòng quay n > 1v/p theo trình tự sau:  Chọn loại theo khả năng tải trọng  Chọn kích thước 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 ổ 109 Chi tieát maùy Chương VIII 8B.OÅ TRÖÔÏT 8B.1. KHÁI NIỆM CHUNG * Công dụng Dùng để đỡ các chi tiết quay. Thông thường trục quay còn đứng yên nên khi làm việc bề của ngõng trục trượt lên bề mặt trượt. * Phân loại - Theo hình dạng bề mặt làm việc : mặt trụ, mặt nón, mặt cầu, mặt phẳng - Theo khả năng chịu tải trọng: đỡ, đỡ chặn và chặn - Theo phương pháp bôi trơn: bôi trơn thuỷ (động hoặc tĩnh), bôi trơn khí, bôi trơn từ * Kết cấu ổ - Lót ổ: - Thân ổ: 110 [...].. .Chi tieỏt maựy Chng VIII * u nhc im v phm vi s dng u 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... 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 mt vt rn s bin thnh ma sỏt trong gia cỏc lp du bụi trn S dng nh lut Newton i vi ma sỏt cht lng ta cú: Fms = àA 2v - chiu dy lp du bụi trn Fms lc ma sỏt à - nht ng lc v vn tc trt A = ld din tớch mt ma... Chng VIII - Bụi trn thu ng n hi cng: liờn quan n vt liu cú modun n hi cao nh kim loi Khi ú, chiu dy lp du bụi trn nh nht ph thuc vo cỏc tham s nh bụi trn thu ng nhng thờm vo moun n hi tng ng v h s nht ỏp sut Moun n hi tng ng xỏc nh theo cụng thc sau: Chi tieỏt maựy E= 2 2 1 à1 E1 + 1 à2 2 E2 - Bụi trn thy ng n hi mm: liờn quan n vt liu cú moun n hi thp nh cao su * Bụi trn mng mng Khi chiu dy lp... 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 cng tng thỡ nht cng gim Cú th tớnh nht àt nhit t khi ó bit nht àt0 nhit t0 t àt = àt0 0 t m 113 Chng VIII Chi tieỏt maựy trong ú s m m = 2,6 3 - Khi ỏp sut p tng thỡ nht cng tng theo... 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 - 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... du bụi trn nh hn 0,1àm Thng xy ra trong cỏc chi tit mỏy cú ti trng nng, vn tc thp * Bụi trn na t (bụi trn hn hp) Chiu dy lp du bụi trn nm trong khong t 0,01 n 1àm Khi ú, cỏc nhp nhụ b mt tip 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... trng chung quanh H s ma sỏt f=0,1 0,4 - Nh vy, tng tui th v gim mt mỏt cụng sut thỡ phi m bo ch bụi trn ma sỏt t Cú th thc hin c iu ny bng bin phỏp bụi trn thy tnh hoc thu ng - Mi quan h gia h s ma sỏt v tớch àn/p trong iu kin bụi trn thu ng th hin trờn th bờn di Trong ú, à - nht ng lc, n s vũng quay ca trc trong mt phỳt, p ỏp lc du (MPa) 112 Chng VIII Chi tieỏt maựy f C B A O Vựng C: tng ng... VIII Chi 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 -. .. 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 m p 2 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 =... dp 6àv(h h m ) = dx h3 Trong ú: 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 . Chi tiết máy Chương VIII CHƯƠNG 8 Ổ TRỤC 8A. Ổ LĂN 8A.1. KHÁI NIỆM Vòng ngoài Vòng trong Con lăn a. Các bộ phận chính của ổ lăn • Cấu tạo ổ lăn gồm. đỡ, ổ đỡ chặn và ổ chặn - Theo phương pháp bôi trơn: ổ bôi trơn thuỷ (động hoặc tĩnh), ổ bôi trơn khí, bôi trơn từ * Kết cấu ổ - Lót ổ: - Thân ổ: 110 Chi

Ngày đăng: 19/01/2014, 11:20

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan