Nguyên lý máy ổ lan

Đây là một môn học công nghệ cốt lõi trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí. Các kỹ sư cơ khí thường gặp nhiều cơ cấu khác nhau trong thực tế. Họ sẽ có thể phân tích, xác định và giải thích các cơ cấu và máy khác nhau trong công việc và cuộc sống hàng ngày. Trong việc bảo trì các loại máy khác nhau, một kỹ sư phải có kiến thức vững chắc về các nguyên tắc cơ bản của cơ cấu và máy. Môn học này đề cập đến các ứng dụng của các kiến thức nên tảng của cơ học kỹ thuật và độ bền của vật liệu vào thiết kế máy. Môn học này được thiết kế để giới thiệu cho sinh viên về các chi tiết máy khác nhau và mối quan hệ cơ học hoặc làm việc giữa các chi tiết máy tạo nên một cơ cấu. Các chi tiết máy được đề cập bao gồm chi tiết liên kết (mối ghép ren, mối ghép hàn), chi tiết truyền động (đai, xích, bánh răng, cam), chi tiết đỡ nối (vòng bi, trục và các bộ phận liên quan). Các thành phần máy được đề cập ở trên, được tính toán và thiết kế để lựa chọn các kích thước cho các chi tiết này. Môn học này giúp cho sinh viên có khả năng giải quyết các bài toán kỹ thuật về tính toán động học máy, trình tự thiết kế các chi tiết máy. Từ đó sinh viên sẽ vận dụng các kiến thức trong môn học để giải quyết các vấn đề về thiết kế máy khi thực hiện đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp.

Trang 1

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

1

Ổ LĂN

I Khái niệm chung

II Cơ sở tính toán ổ lăn

1.1 Cấu tạo 1.2 Phân loại 1.3 Ưu nhược điểm của ổ lăn

III Tính toán lựa chọn ổ lăn

2.1 Sự phân bố lực trên các con lăn 2.2 Ứng suất trong ổ lăn

2.3 Động học và động lực học ổ lăn 2.4 Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán

3.1 Tính toán và chọn ổ lăn theo khả năng tải động 3.2 Tính toán và chọn ổ lăn theo khả năng tải tĩnh 2.5 Khả năng tải của ổ lăn

1.4 Ký hiệu ổ lăn

-1.1 Cấu tạo

I Khái niệm chung

Vòng trong Vòng ngoài

Trang 2

3

1.2 Phân loại

 Shape of rolling

element

Ball bearing

Roller bearing (Hình dạng con lăn)

(Ổ bi  Con lăn cầu)

(Ổ đũaCon lăn trụ)

Cylindrical roller

Needle roller

(Ổ đũa trụ, Lr ≤ 3Dr)

Taper roller (Ổ đũa côn) (Ổ đũa kim, 3Dr ≤ Lr ≤ 10Dr & Dr ≤ 6mm)

Convex roller

Long cylindrical roller (Ổ đũa kim, 3Dr ≤ Lr ≤ 10Dr & Dr > 6mm)

(Ổ đũa hình trống)

- Number rows of

rolling elements

(Theo số dãy con lăn)

Single-row Double-row Four-row

Trang 3

5

 The load bearing carries

Radial loads Thrust (axial) load (Theo khả năng chịu lực)

(Chịu lực hướng tâm) (Chịu lực dọc trục) Radial and thrust loads(Chịu lực hướng tâm và dọc trục)

- Dimension series

Diameter series

Width series (Theo cỡ đường kính ngoài)

(Theo cỡ chiều rộng ổ)

Extra light (8,9) Light (2,5) Medium (3,6) Heavy (4)

Extra heavy

Narrow (0) - Ổ hẹp Normal (1) - Ổ bình thường Wide (2) - Ổ rộng

Extra wide (3) - Rất rộng

Trang 4

7

1.3 Ưu nhược điểm

 Ưu điểm

 Nhược điểm

+ Hệ số ma sát nhỏ (minimum friction)

 Chăm sóc và bôi trơn đơn giản

 Kích thước chiều rộng nhỏ so với ổ trượt nếu cùng đường kính ngõng trục + Mức độ tiêu chuẩn hóa cao, giá thành rẻ

+ Khả năng quay nhanh, chịu va đập và chấn động kém + Lắp ghép khó khăn

+ Kích thước hướng kính lớn

-1.4 Các loại ổ lăn thông dụng

+ Ổ bi đỡ - Deep Groove Ball Bearing

+ Ổ bi đỡ chặn - Angular contact ball bearing

+ Ổ bi lòng cầu hai dãy - Self aligning ball bearing

+ Ổ bi chặn - Thrust ball bearing

Trang 5

9

+ Ổ đũa trụ ngắn - Cylindrical roller bearing

+ Ổ đũa côn - Tapered roller bearing

1.4 Các loại ổ lăn thông dụng

+ Ổ đũa kim – Needle roller bearing

+ Ổ đũa lòng cầu – Spherical roller bearing

+ Ổ đũa chặn – Thrust cylindrical roller bearing

-1.4 Ký hiệu ổ lăn

Trang 6

11

Basic number

(Example 30208)

-II Cơ sở tính toán ổ lăn

2.1 Sự phân bố lực trên các con lăn

= + 2 cos + 2 cos 2 + ⋯ + 2 cos

+ Lực hướng tâm Fr phân bố không đều trên các con lăn

+ Giả thiết con lăn được phân bố đối xứng

Điều kiện cân bằng lực =2

≤ 4

=

+ Theo công thức tính ứng suất tiếp xúc Hetz, ta có mối quan hệ

1 + 2 ∑ cos

+ Mối quan hệ giữa lực và :

Trang 7

13

=

1 + 2 ∑ cos

M 1,84 2,28 2,75 3,47

k 4,35 4,38 4,36 4,37

= 5

-2.2 Ứng suất tiếp xúc trong ổ lăn

+ Ứng suất tiếp xúc sinh ra trong vùng tiếp xúc giữa con lăn với vòng trong và vòng ngoài

+ Ứng suất tiếp xúc cực đại ổ bi:

= 0.388

Ứng suất tại vòng ngoài

Ứng suất tại vòng trong

+ Ứng suất thay đổi

phá hủy mỏi

+ Độ bền mỏi phụ

thuộc vòng nào của ổ

Trang 8

15

2.3 Động học và động lực học ổ lăn

+ Xét chuyển động của vòng trong, con lăn và vòng cách

=

= 2

2

+ Vòng trong, con lăn và vòng cách quay với vận tốc khác nhau

+ Vận tốc vòng cách phụ thuộc vào đường kính con lăn,

đường kính vòng trong

-+ Chuyển động của các con lăn gây ra lực ly tâm

2.3 Động học và động lực học ổ lăn

=

2

+ Lực ly tâm không gây ảnh hưởng lớn khi ổ

quay với tốc độ nhỏ, khi tốc độ quay tăng thì

ảnh hưởng lực ly tâm tăng lên

+ Lực ly tâm ảnh hưởng xấu đến ổ chặn

khả năng quay nhanh của ổ chặn chỉ

bằng 0.3 lần ổ bi đỡ một dãy

Trang 9

17

2.3 Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán

+ Tróc vì mỏi bề mặt làm việc

+ Biến dạng dư bề mặt làm việc

+ Mòn vòng ổ và con lăn

+ Vỡ vòng cách

+ Vỡ vòng ổ và con lăn

 Các dạng hỏng

-+ Ổ đứng yên hoặc làm việc vận tốc thấp (n ≤1 v/p)Tính theo tải tĩnh để tránh

biến dạng dư bề mặt

+ Ổ làm việc vận tốc quay trung bình và cao (n≥10 v/p) Tính theo tải

động để tránh tróc rỗ bề mặt

 Chỉ tiêu tính toán

+ Trường hợp ổ quay (1<n<10 v/p)  Tính theo tải động và lấy n=10 v/p để

2.3 Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán

Trang 10

19

III Lựa chọn ổ lăn

3.1 Tuổi thọ của ổ lăn

=

N là số chu kỳ làm việc

là bậc của đường cong mỏi

• Phương trình đường cong mỏi

• Mối quan hệ giữa tải trọng và lực tác dụng lên ổ =

m là số mũ (m = 3; m = 10/3)

số vòng quay của ổ

tải trọng quy ước tác dụng lên ổ

=

• Tuổi thọ của ổ: C là khả năng tải động của ổ lăn

= 60 . 10

n là số vòng quay của ổ

là tuổi thọ của ổ lăn tính bằng giờ

-3.2 Tính toán ổ lăn theo khả năng tải động

 Khả năng tải động của ổ lăn

tải trọng động tính toán

Q là tải trọng làm việc quy ước

 Xác định tải trọng quy ước Q khi ổ chịu tải không đổi

Trong đó:

− lực hướng tâm (phản lực tại các ổ đã được xác định).

− lực dọc trục (tùy thuộc vào loại ổ) , − hệ số tải trọng lực hướng tâm và lực dọc trục

− hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng động

− hệ số xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ

− hệ số phụ thuộc vào vòng quay

= 1: khi vòng trong quay.

= 1,2: khi vòng ngoài quay.

+ Với ổ đỡ, ổ bi đỡ chặn, ổ đũa côn đỡ chặn

+ Với ổ chặn

Trang 11

21

-Trong đó:

− lực hướng tâm (phản lực tại các ổ đã được xác định).

− lực dọc trục (tùy thuộc vào loại ổ)

, − hệ số tải trọng lực hướng tâm và lực dọc trục

− hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng động

− hệ số xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ

− hệ số phụ thuộc vào vòng quay

= 1: khi vòng trong quay.

= 1,2: khi vòng ngoài quay.

Trang 12

23

3.3 Tính toán ổ lăn theo khả năng tải tĩnh

≤

-3.4 Trình tự lựa chọn ổ lăn

 Thông số đầu vào:

+ Sơ đồ tính toán và tải tác dụng lên trục

+ Tốc độ quay của ổ

+ Đường kính vòng trong d

+ Điều kiện làm việc và kết cấu

+ Thời gian làm việc của ổ

Trang 13

25

 Các bước tính toán lựa chọn ổ lăn

Bước 02: Chọn loại ổ dựa vào tỉ số ⁄ để chọn ổ

+ Khi ⁄ ≤ 0.3

Chọn ổ bi đỡ một dãy để có kết cấu đơn giản, giá thành rẻ

Chọn ổ đũa trụ ngắn hoặc ổ đũa côn nếu yêu cầu độ cứng cao

Chọn ổ bi đỡ lòng cầu nếu yêu cầu tự lựa

+ Khi ⁄ > 0.3

Dùng ổ bi đỡ chặn nếu ⁄ < 1.5

Bước 01: Tính lực hướng tâm và lực dọc trục tác dụng lên ổ

- Các bước tính toán lựa chọn ổ lăn

Bước 03: Chọn kích thước ổ lăn

+ Chọn sơ bộ kích thước ổ lăn dựa vào đường kính trục và cỡ ổ Tra được C và

+ Xác định tải trọng dọc trục

+ Xác định tải trọng qui ước Q tác dụng lên ổ

+ Xác định khả năng tải trọng động

Tiêu đề	Nguyên lý máy ổ lăn
Tác giả	Đỗ Văn Hiến
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
Chuyên ngành	Kỹ thuật Chế tạo Máy
Thể loại	Sách giáo trình
Thành phố	TPHCM

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	2,78 MB