Tính ổ trượt 1. Các dạng hỏng của ổ trượt và chỉ- 123docz.net

Trong quá trình làm việc ổ trượt có thể bị hỏng ở các dạng sau:

- Mòn ổ. Trong ổ có áp suất lớn, vật tốc trượt lớn, nên tốc độ mòn cao. Mòn làm tăng khe hở của ổ, giảm khả năng bôi trơn ma sát ướt; tăng độ lệch tâm, làm

225

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 19: Ổ trượt giảm độ chính xác của máy. Khi lượng mòn chưa lớn, có thể điều chỉnh khe hở của ổ để khôi phục lại độ chính xác lệch tâm. Nếu mòm quá giới hạn cho phép thì phải thay ổ.

- Dính xước. Trên ngõng trục có dính các mẩu kim loại, trên bề mặt lót ổ có nhiều vết xước.

Nguyên nhân: do áp suất trên bề mặt tiếp xúc lớn, vận tốc trượt cao, làm nhiệt độ tại chỗ tiếp xúc tăng cao, vật liệu đạt đến trạng thái chảy dẻo. Do cơ tính của vật liệu lót ổ thấp hơn ngõng trục, nên kim loại từ lót ổ dính lên ngõng trục, tạo thành các vấu. Các vấu này cào xước bề mặt lót ổ.

Dính và xước làm hỏng bề mặt, giảm khả năng làm việc của ổ.

- Biến dạng bề mặt lót ổ. Ở các ổ làm việc với áp suất cao, vận tốc làm việc thấp, trên bề mặt lót ổ có những chỗ lồi lõm, ổ làm việc không tốt nữa.

Nguyên nhân: do áp suất trên mặt tiếp xúc cao, lưu lại một thời gian dài, làm lớp bề mặt bị mềm ra, vật liệu bị xô đẩy từ chỗ nọ sang chỗ kia. Những chỗ vật liệu đọng lại thì lồi lên, những chỗ vật liệu mất đi thì lõm xuống.

- Nhiệt độ làm việc quá cao, làm giảm chất lượng dầu bôi trơn, làm biến dạng nhiệt có thể dẫn đến kẹt ổ, hoặc tăng tải trọng phụ. Trong ổ trượt, khi không có bôi trơn ma sát ướt, hệ số ma sát tương đối cao, mất mát công suất nhiều, sinh nhiệt làm nóng ổ.

- Kẹt ổ, ổ không quay được, hoặc quay rất nặng, có thể do trục biến dạng lớn quá, hoặc do dãn nở nhiệt, hoặc do lắp ghép không có khe hở giữa trục và lót ổ.

Để hạn chế các dạng hỏng kể trên, ổ trượt thường được tính toán thiết kế hoặc kiểm tra theo các chỉ tiêu sau:

p ≤ [p] (19-3)

hoặc p.v ≤ [p.v] (19-4)

h > Rz1 + Rz2 (19-5)

θlv ≤ [θ] (19-6)

Trong đó p là áp suất trên bề mặt tiếp xúc, MPa.

[p] là áp suất cho phép, MPa.

v là vận tốc vòng của ngõng trục, m/s.

[p.v] là tích số áp suất và vận tốc cho phép, h là chiều cao của lớp dầu bụi trơn, àm.

226

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 19: Ổ trượt Rz1 và Rz2 là chiều cao nhấp nhô trung bình của bề mặt ngõng trục và lút ổ, àm.

θlv là nhiệt độ làm việc của ổ trượt, 0C [θ] là nhiệt độ cho phép, 0C.

Sử dụng chỉ tiêu 19-3 hoặc 19-4 để tính ổ trượt, được gọi là tính ổ trượt theo áp suất hoặc áp suất và vận tốc cho phép.

Sử dụng chỉ tiêu 19-5 để tính ổ trượt, gọi tính ổ trượt bôi trơn ma sát ướt.

Sử dụng chỉ tiêu 19-6 để tính ổ trượt, được gọi là tính ổ trượt theo nhiệt độ.

19.2.2. Tính ổ trượt theo [p], hoặc [p.v]

- Áp suất p được tính theo công thức: p = Fr / (B.d).

Fr là tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ. Giá trị của tải trọng hướng tâm, chính là giá trị phản lực của gối tựa, nhận được khi tính trục.

- Vận tốc của ngõng trục được xác định theo công thức: v = π.d.n/(60.1000).

- Áp suất [p] và tích số [p.v] được tra bảng theo vật liệu của lót ổ.

Bài toán kiểm tra được thực hiện như sau:

- Tờnh giạ trở p vaỡ xạc õởnh giạ trở [p].

So sánh p với [p], kết luận. Nếu p ≤ [p], ổ đủ bền.

- Trường hợp vận tốc làm việc tương đối lớn, tính theo tích số p.v;

Tính áp suất p, vận tốc v, và tích số p.v.

Tra baíng cọ [p.v].

So sánh giá trị p.v với [p.v], kết luận. Nếu p.v ≤ [p.v], ổ đủ bền.

Bài tóan thiết kế được làm như sau:

Tra baớng, xạc õởnh [p].

Giả sử p ≤ [p] thoả mãn,

Ta rút ra được công thức tính chiều rộng của ổ: B ≥ Fr / (d.[p]).

19.2.3. Tính ổ trượt bôi trơn ma sát ướt

Bài toán kiểm tra ổ trượt bôi trơn ma sát ướt được thực hiện như sau:

- Xác định các giá trị Rz1, Rz2 của hai bề mặt.

227

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 19: Ổ trượt - Giả sử khả năng tải của lớp dầu cân bằng với tải trọng, Fd = Fr, ta tính được hệ số

khả năng tải cần thiết ΦC.

ω à ψ

. . .

d B

C =

Φ (19-7)

- Tra bảng, xác định giá trị χ tương ứng với ΦC vừa tính được.

- Xác định khe hở trung bình của kiểu lắp trục với lót ổ, S = dô - dtr. Tính Ψ.

- Tính chiều cao lớp dầu theo công thức: h = S.(1- χ)/2.

- So sánh giá trị của h với tổng Rz1 + Rz2. Nếu h ≥ k.(Rz1 + Rz2), có bôi trơn ma sát ướt. Với k là hệ số an toàn, lấy k = 1,1 ÷ 1,2.

Bài toán thiết kế ổ trượt bôi trơn ma sát ướt được thực hiện như sau:

- Xác định các giá trị Rz1, Rz2 của hai bề mặt.

- Chọn giá trị sơ bộ cho hệ số Ψsb.

- Giả sử khả năng tải của dầu bằng với tải trọng Fr, ta tính được hệ số khả năng tải yêu cầu Φyc, theo công thức:

ω à ψ

. . .

d B

Fr sb

yc = Φ

- Tra bảng, xác định giá trị χ tương ứng với Φyc vừa tính được.

- Giả sử điều kiện h ≥ k.(Rz1 + Rz2). Với k là hệ số an toàn, lấy k = 1,1 ÷ 1,2. Ta cọ:

2 ) 1 ) .(

.( 1+ 2 = S −χ R

k z z , ta tính được giá trị khe hở S.

−

= + 1

) .(

2k Rz1 Rz2

S .

Kiểm tra điều kiện S/d ≤ ψsb . Nếu không toả mãn phải chọn lại giá trị ψsb. - Chọn kiểu lắp cho ổ trượt, sao cho khe hở trung bình có giá trị bằng S.

19.2.4. Tính ổ trượt theo điều kiện chịu nhiệt

Nhiệt lượng sinh ra trong ổ trượt do tổn thất ma sát gây nên. Nhiệt độ làm việc θlv, được tính theo phương trình cân bằng nhiệt lượng.

Ω = Ω1 + Ω2

Trong đó Ω là nhiệt lượng sinh ra trong một giờ, kCal/h, Ω = 860.(1-η).P1

Ω1 là nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung quanh trong một giờ, kCal/h, Ω1 = At.Kt.(θlv-θ0)

Ω2 là nhiệt lượng tải ra bên ngoài qua thiết bị làm mát, kCal/h. Giá trị của Ω2 được ghi trên thiết bị làm mát.

228

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 19: Ổ trượt At là diện tích bề mặt thoát nhiệt ra môi trường xung quanh, m2. Giá trị của At bao gồm diện tích các bề mặt tiếp xúc với không khí lưu thông, và 25 % diện tích các bề mặt giáp tường, mặt đáy hộp.

Kt là hệ số tỏa nhiệt, kCal/(h.m2.0C). Có thể lấy Kt = 7,5 ÷ 15 tùy theo tốc độ lưu thông của không khí.

θ0 là nhiệt độ môi trường xung quanh. Có thể lấy θ0 = 300C ÷ 400C.

Từ phương trình trên, rút ra công thức:

0 2 1

. ).

1 (

860 η θ

θ − −Ω +

t t

lv A K

P (19-8)

Giá trị nhiệt độ cho phép [θ] được chọn theo loại dầu bôi ổ trượt.

Bài toán kiểm tra điều kiện chịu nhiệt của ổ được thực hiện như sau:

- Tính nhiệt độ làm việc của ổ θlv, có thể dùng công thức 19-8.

- Xác định nhiệt độ cho phép [θ].

- So sánh θlv và [θ], kết luận. Nếu θlv ≤ [θ], bộ truyền thỏa mãn điều kiện chịu nhiệt. Nếu θlv > [θ], thì phải tìm cách xử lý để ổ thỏa mãn điều kiện chịu nhiệt.

Các cách xử lý:

- Nếu nhiệt độ chênh lệch không nhiều, có thể chọn lại chất bôi trơn để tăng giá trị cuía [θ] lãn.

- Làm các cánh tản nhiệt để tăng diện tích tỏa nhiệt At.

- Có thể dùng quạt gió, phun nước để tăng giá trị hệ số tỏa nhiệt Kt.

- Nếu dùng các cách trên không được, thì phải dùng thiết bị làm mát tải nhiệt ra ngoaỡi, tàng giạ trở Ω2.

19.2.5. Vật liệu chế tạo lót ổ

Vật liệu được chọn chế tạo lót ổ phải thoả mãn các yêu cầu chủ yếu sau đây:

- Có hệ số ma sát thấp khi tiếp xúc với trục bằng thép.

- Có khả năng giảm mòn và chống dính cao.

- Có đủ độ bền khi chịu tải.

Các loại vật liệu thường dùng làm lót ổ:

- Babit, là hợp kim có thành phần chủ yếu là thiếc, hoặc chì, tạo thành một nền mềm, có xen các hạt rắn antimon, đồng, niken hoặc cadmi.

229

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 19: Ổ trượt Vì có cơ tính rất thấp, nên babít chỉ được dùng để tráng một lớp mỏng vài phần mười mm lên thân lót ổ.

- Đồng thanh chì. Đồng thanh chì có cơ tính tương đối cao, được dùng phổ biến để chịu áp suất cao và vận tốc cao. Nhưng có hệ số ma sát tương đối cao, do đó bề mặt của ngõng trục và lót ổ phải được gia công nhẵn bóng. Đồng thanh chì được dùng nhiều trong sản xuất ổ trượt hàng khối và hàng loạt lớn.

- Đồng thanh thiếc, được dùng khá phổ biến, nhất là khi áp suất cao, vận tốc trung bình. Vì chứa nhiều thiếc nên giá thành tương đối cao.

- Hợp kim nhôm. Hợp kim nhôm có hệ số ma sát tương đối thấp, dẫn nhiệt và chạy mòn tốt. Là vật liệu chủ yếu làm lót ổ trong các động cơ máy kéo. Hợp kim nhôm có hệ số dãn nở nhiệt lớn, khả năng chống dính không cao.

- Đồng thau, dùng làm lót ổ, khi vận tốc ngõng trục thấp hơn 2 m/s.

- Gang xám, dùng khi ngõng trục quay chậm, áp suất nhỏ, p = 1÷2 MPa. Gang xám rẻ tiền hơn đồng thanh, nhưng hệ số ma sát lớn hơn. Để giảm mòn cho ngõng trục, nên chọn gang xám có độ rắn bề mặt thấp hơn độ rẵn bề mặt của truûc.

- Gốm kim loại. Thường dùng loại gốm bằng bột đồng thanh có 7÷10 % thiếc và 1÷4 % grafit. Hoặc loại gốm bằng bột sắt và 1÷3 % grafit. Gốm kim loại có độ bền cao, hệ số ma sát tương đối thấp, do có những lỗ xốp chứa dầu bôi trơn.

- Vật liệu phi kim loại. Thường dùng chất dẻo, gỗ, da, cao su, grafit.

Chất dẻo thường dùng như: linofon, têctôlit, nhựa. Chất dẻo có hệ số ma sát thấp, độ bền mòn cao. Nhưng dẫn nhiệt kém.

Gỗ thường dùng loại gỗ rắn, như gỗ nghiến, gỗ hòe, gỗ lim. Ổ trượt gỗ cần được bôi trơn và làm nguội bằng nước chảy.

Cao su, được dùng làm ổ trượt trong các máy bơm, tua bin nước. Các ổ bằng cao su cần được ngâm trong nước. Ổ có tính đàn hồi cao, có tác dụng giảm chấn và bù được các sai lệch của trục.

Grafit. Ổ trượt bằng grafit được chế tạo bằng cách ép grafit với áp suất cao, nung ở nhiệt độ khoảng 7000C. Ổ có hệ số ma sát thấp (0,04÷0,05), làm việc được trong môi trường nhiệt độ từ -2000C÷10000C. Ổ làm việc tốt ngay cả khi không được bôi trơn, dãn nhiệt tốt. Ổ trượt grafit tương đối dòn, khả năng chống mòn kém. Nên dùng với áp suất nhỏ, p < 1,5 MPa.

230

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 19: Ổ trượt 19.2.6. Trình tự thiết kế ổ trượt

Thiết kế ổ trượt có bôi trơn ma sát ướt bằng nguyên lý thủy động, được thực hiện theo các bước sau:

- Chọn vật liệu lót ổ. Xác định giá trị [p], hoặc [p.v].

- Định tỷ số B/d. Thường lấy trong khoảng 0,6 ÷ 1.

Tính chiều rộng B của ổ.

Kiểm tra chỉ tiêu p ≤ [p] hoặc p.v ≤ [p.v].

Nếu không thỏa mãn, thì tăng kích thước B lên.

- Chọn độ hở tương đối ψ, tính độ hở S.

Chọn kiểu lắp cho ổ trượt.

Chọn độ nhám bề mặt ngõng trục và lót ổ. Xác định giá trị Rz1, Rz2. - Chọn loại dầu bụi trơn. Xỏc định độ nhớt động lực à.

- Giả sử Fd = Fr, tính được hệ số khả năng tải yêu cầu Φyc, theo công thức 19-7.

Tra baớng xạc õởnh giạ trở cuớa χ theo Φyc. - Tính chiều cao lớp dầu bôi trơn h = S.(1-χ)/2.

- Kiểm tra điều kiện h ≥ k.(Rz1 + Rz2). Nếu chưa thỏa mãn, phải chọn lại ψ, chọn lại kiểu lắp, tính toán lại Φyc, v.v.

- Kiểm tra điểu kiện chịu nhiệt của ổ. Nếu không thỏa mãn, phải tìm cách xử lý để ổ đủ điều kiện chịu nhiệt.

- Vẽ kết cấu của ổ trượt.

^ ]

231

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

CHặÅNG XX

Tính ổ trượt 1. Các dạng hỏng của ổ trượt và chỉ tiêu tính toán

Độ bền mỏi của chi tiết máy

Những vấn đề chung 1. Giới thiệu mối ghép ren