Tiểu luận môn học vật liệu kỹ thuật

Tiểu luận môn học vật liệu kỹ thuật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY

Bộ môn: Cơ học - Vật liệu

- 000 -

s electron

TIEU LUAN MON HOC

VAT LIEU KY THUAT

TEN SAN PHAM:

VONG BI

THEP 6 LAN

GVHD: Th.S Lé Van Binh

SVTH: LƯU ĐỨC XƠN MSSV:52130331

Lớp: 52CKOTO

Nha Trang, tháng7 năm 2011

1)Tên vật liệu:ổ lăn

Vật liệu:thép ổ lăn

Mở đầu:như chúng ta đã biết,vật liệu có một ứng dụng rất to lớn trong doi sống hang ngày.ngay từ thỜi xa xưa thì loài người đã biết sử dụng rất nhiều vật liệu khác nhau để làm công cụ như:rìu đá,nồi đồng,kiếm thép

,với tính năng sủ ác loại iệu đó ngày càng cao hơn Trong | cudc sống ngày nay,nhu cầu về sữ dụng vật liệu là rất lớn và đòi hỏi các vật liệu phải có nhiều tính chất khác nhau để đáp ứng nhu cầu sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp,khoa học,đời sống Trong các lĩnh vực này,một trong sỐ các vật liệu quan trọng nhất đó là vật liệu thép.vật liệu thép được phát hiện khá sớm,va được ứng dụng rất nhiều trong cuôc sống chúng ta hiên nay Vòng bi là một trong những sản phẩm được chế tạo từ vật liệu thép Người cổ xưa đã dùng lực để đẩy hoặc kéo một vật nặng qua một đoạn đường dài trong cuỘc sống sinh tồn của mình.HỌ dùng một phương | pháp khá đơn giản, đó là dùng bùn và nước.Sau đó việc phát minh ra ổ lăn thay

vì chuyển ‹ động trượt nay ít mất công sức hơn với chuyển động lăn tròn.va từ đó ,ổ lăn

đã góp phần giảm sức lao động và tăng năng suất việc làm

Ứng dụng trong thực tế:ổ lăn bao lâu nay đã quá gan bó với cuộc sống con người Đây

là sản phẩm không thể thiếu trong các thiết bi máy móc từ thô sơ đến máy móc hiện đại.và ổ lăn được coi là trái tim của tất cả các ứng dụng sử dụng trục quay nói riêng và động cơ nói chung Vòng bi được sử dụng rỘng rãi trong Động cơ điện, Hộp giảm tốc, các Xe cơ giới, các máy Cán thép, Nghiền xi măng, Máy nén khí, Xay xát lúa gạo, các hệ thống băng tải

Khả năng thích ¡thay thế:

ổ lăn có khả năng thích nghỉ rât lớn,bơi vì vòng bi có những đặc tính rất đăc biệt

như:khả năng làm giảm ma sát cao,khả năng chịu lực,chỐng an mòn cao,nên nó được sử dụng khá rộng rải trong cuộc sống chúng ta hiện nay.và ổ lăn chiếm một số lượng lớn trong các máy móc hiỆn nay

Ưu điểm của Ổ lăn:

+ Lắp ghép tương đối khó khăn

+ Làm việc có nhiều tiếng ồn, khả năng giảm chấn kém

Ký hiệu sản phẩm,TCVN(tiêu chuẩn việt nam) về ổ lăn:

Ký hiệu ổ lăn: -

Theo TCVN 3776-83,Õ 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:

o 7-6 diacén

o 8—ổbi chặn

o 9-6 diia chan

+ Số thứ 5 và 6 từ bên phải sang biểu thị đặc điểm kết cấu

Số thứ 7 ký hiệu loạt chiều rộng ổ

QĐ 2176/QĐ-BKHCN về việc công bố 17 tiêu chuẩn quốc gia sau:

1.TCVN _ Ổ lăn Ổ bi và ổ đũa Kích thước cơ bản

11 TCVN Ổ lăn Ổ đũa kim gia công áp lực không có vòng trong Kích thước bao và

Ov lăn Ổ lăn chặn Kích thước bao, bản vẽ chung

Or lăn Ổ lăn chặn Dung sai

Kí hiệu Tiêu chuẩn nhật: 7s G4805

2.Cấu trúc, tổ chức của vật liệu dùng để chế tạo vòng bi:

Phần lớn vật liệu làm vòng bi là loại thép có tỷ lệ Carbon hợp kim cao, thường sử

dụng là thép IIX15CT; IIX15CT, IIX20CT SUJ2; IIX15; AISI 52100 Một trong các

yếu tố quyết định tuổi thọ của vòng bi là độ sạch và độ tinh khiết của thép SỞ dĩ thép

SUJ2 ; IIIX15; ASSI 52100 là loại thép được đánh giá cao là bởi vì nó được chế tạo theo

một quy trình mà ở đó chất lượng được giám sát rất nghiêm ngặt, như thế sẽ loại bỏ được các thành phần phi kim và các loại chất bẩn khác

Thanh phần hợp kim chủ yếu trong thép chế tạo vòng bi là Crom(Cr) và

mangan(Mn), hai nguyên tố này kết hợp với sắt tạo thành các hợp kim làm tăng độ thấm tôi và cơ tính của thép

Vật liệu chế tạo vòng trong, vòng ngoài và con lăn thường là thép có hàm lượng cacbon khoảng ,Vòng ổ có độ rắn đến 6064HRC, viên lăn có độ rắn 62 66 HRC

Vong cach của ổ được chế tạo bằng vật liệu giảm ma sát như thép ít cacbon, tếch tô lít, đuy ra, đồng thau, đồng thanh và một số loại nhựa đặc biệt có pha sợi thủy tỉnh

Ví dụ như mác thép GCr15:

3.cầu tạo Ổ lăn:

Trong ổ lăn, tải trọng từ trục trước khi truyền đến gối trục phải qua các con lăn Nhờ các con lăn nên ma sát sinh ra trong Ổ là ma sát lăn

-Con lăn có thể là bi hoặc đũa, lăn trên rãnh lăn Rãnh có tác dụng làm giảm bớt ứng

suất tiếp xúc của con lăn, hạn chế con lăn di chuyển dọc trục

-Vòng cách có tác dung phân bố đều các con lăn, không cho các con lăn tiếp xúc nhau Phân loại: Tuỳ theo khả năng chịu tải, có các loại:

+ Ổ đỡ, là ổ chỉ có khả năng chịu lực hướng tâm và một phần nhỏ lực dọc trục (Hình

8.2, a, b, d, h)

+ Ổ đỡ chặn, là ổ vừa có khả năng chịu lực hướng tâm, vừa có khả năng chịu lực dọc

trục (Hình 8.2, c, e)

+ Ổ chặn, là ổ chỉ có khả năng chịu lực dọc trục (Hình 8.2, j, k)

_ Theo hình dạng của con lăn trong Ổ, chia ra:

+ Ổ bi, con lăn có dạng hình cầu (Hình 8.2, a, b, c)

+6 côn, con lăn có dạng hình nón cụt (Hình 8.2, e)

+Ổ đũa, con lăn có dạng hình trụ ngắn (Hình 8.2, d)

+ Ổ kim, con lăn có dạng hình trụ dài (Hình 8.2, h).

_ Theo khả năng tự lựa của Ổ, chia ra:

+ Ổ lòng cầu, mặt trong của vòng ngoài là mặt cầu, ổ có khả năng tự lựa hướng tâm Khi trục bị biến dạng, uốn cong, 6 sẽ lựa theo để làm việc bình thường (Hình 8.2, b, ø)

+6 tự lựa dọc trục (Hình 8.2, đ), ổ có khả năng tự lựa theo phương dọc trục Khi trục

bị biến dang, dan dài thêm một lượng, ổ sé lựa theo để làm việc bình thường

_ Theo số dãy con lăn trong Ổ, chia ra:

+ Ổ có 01 dãy con lăn (Hình 8.2, a, d)

+ Ổ có hai dãy con lăn (Hình 8.2, b, g)

+ Ổ bi có nhiều dãy con lăn Số dãy con lăn tăng lên, khả năng tải của ổ cũng tăng

Giới thiệu các loại ổ lăn chính

1 -Ổbi đỡ một dãy (Hình 8.2, a) Loại này được ‹ chế tạo với số lượng rất lớn,

giá thành tương đối rẻ so với các loại khác 6 chịu được lực hướng tâm là

chính Có thể chịu được một ít lực dọc trục, bằng 70% lực hướng tâm chưa

dùng đến

2 -Ổbi lòng cầu hai dãy (Hình 8.2, b) lỌai này cho phép trục xoay một góc lớn đến 3° Khả năng tải lớn hơn 6 bi đỠ một dãy có cùng kích thước d Chịu được lực hướng tâm là chính Chịu được một ít lực dọc trục, bằng 20% lực hướng tâm chưa dùng đến

3 - Ổ đũa trụ ngắn một dãy (Hình 8.2, d) Ổ chỉ chịu được lực hướng tâm Hầu

như không chịu lực dọc trục, Khả năng tải lớn hơn ổ bi đỡ một dãy có cùng kích thước d, gấp khoảng 1,7 lần

4 - Obi đỡ chặn một dãy (Hình 8.2, c) Ổ chịu được lực hướng tâm và cả lực dọc trục Khả năng tải lớn hơn ổ bi đỡ một dãy có cùng kích thước d, gấp khoảng 1,4 lần Ổ được chế tạo với các giá trị góc œ = 120, 26” và 361

1 -Ổ côn đỡ chặn một dãy (Hình 8 2, e) 6 chịu được lực hướng tâm và cả lực dọc trục Khả năng tải lớn hơn ổ bi đỡ một dãy có cùng kích thước d Ổ được chế tạo thành hai nhóm với các giá trị góc œ = 10°+ 16”và a = 25+ 301, -Ổbi chặn một dãy (Hình 8.2, j, k 6 chỉ chịu được lực dọc trục Hầu như không chịu được lực hướng tâm Khi làm việc với số vòng quay lớn, lực ly tâm làm ổ mòn rất nhanh

ĐỘ chính xác chế tạo ổ lăn

-Theo TCVN 4175- 85 quy định 5 cấp chính xác của Ổ lăn:

cấp 0,

cấp 6, Cấp 0 là cấp chính xác bình thường, cấp 5, Cấp 6 có độ chính xác cao hơn, cấp 4, Cấp 2 có độ chính xác cao nhất

cấp 2

_ Các ổ lăn thường dùng trong hộp giảm tốc có cấp chính xác 0, trường hợp số vòng quay cỦa trục quá lớn hoặc yêu cầu đỘ chính xác đồng tâm của trục cao, có thé ding 6 lăn cấp chính xác 6

— Ổ lăn là chỉ tiết máy được tiêu chuẩn hóa cao, khi thiết kế chúng ta chỉ tính chọn kiểu

ổ, cỡ ổ lăn và cấp chính xác của ổ, không cần quy định dung sai cho 6 Biết ký hiệu của

ổ lăn chúng ta sẽ biết dung sai của ổ, do đó không cần ghi ký hiệu dung sai của ổ lăn trên bản vẽ lắp

4.Quy trình tạo ra 6 lăn

Thoạt đầu,thỏi thép được nung nóng bằng điện,sau đó các đoạn thép được cắt dập bằng máy và tạo thành các vành trong vành ngoài.lúc này,chúng đang là 2 loại vòng tách rời nhau.những hình dạng tiếp theo được tạo ra bằng phương pháp rèn nóng

4.4.mài:

Mài vành bi ngoài,trước tiên mặt cạnh được mài để làm chuẩn cho công đoạn tiếp theo.mặt cạnh vòng bi được mài chính xác tới 90° so với bề mặt đã được mài.sau đó mài rảnh bi với độ nhẫn như mặt ngoài.vòng bi trong được mài tương tự

Quy trình làm viên bi

1 Nguyên liệu: sử dụng để sản xuất viên bi là thép chất lượng cao như IIIX6, IIIX9 hoặc HIIX15 được cấp ở dạng dây Sau đó dập ra các viên bi hình cầu theo khuôn dập trên máy dập tự động

2 Mài dũa bavia:

Phôi sau khi dập xong Để loại bỏ bavia sử dụng máy mài dũa bavia để mài

đũa via viên bi Quá trình cắt được tạo ra do bộ dụng cụ có đỘ cứng cao 60 ~ 62

HRC

3.Xử lý nhiệt

Quá trình nhiệt luyện viên bi còn quan trọng hơn quá trình nhiệt luyên vòng bạc trong và vòng bạc ngoài Tiêu chuẩn độ cứng của viên bi đạt từ 60~64 HRC

4 Mai vién bi

Độ chính xác của viên bi là rất cao, sai số hinh dang < 0.1m, sai s6 kich thước trong một nhóm là 1um độ bóng bề mặt Ra=0.020 Vì vậy quá trình mài viên

bi trải qua nhiều công đoạn: Mài tho; nghién bong

5 Phân nhóm kích thước

Theo tiêu chuẩn lấp ráp vòng bi thì sai lệch kích thước của các viên bi trong một nhóm là rất nhỏ Vì vậy viên bi được phân nhón bằng máy phân nhóm viên bi

Phương pháp nhiệt luyện: Thép được tôi bề mặt bằng dòng cao tần tới nhiệt độ 840-

860 độ C, giỮ nhiệt khoảng trên 45 giây sau đó làm nguội băng nước Sau nhiệt luyện thép đạt được độ cứng bề mặt không dưới 61HRC, độ cứng trong lõi khoảng 37-42

HRC

Đối với thép IIIX15 và IIIX15CT;, để đạt được độ cứng cao, nâng cao khả năng chống mài mòn, độ bền mỏi, thép được tôi và ram thấp Phụ thuộc vào thành phần (mác thép)

và độ dầy của vòng bi mà thép được nhiệt luyện khác nhau

Thép IIIX15 (1%C, 0.17%Si, 0.30%Mn, 1.48%Cr) được dung để chế tạo bi với đường

kính đến 15mm, vòng bi với độ dầy đến 14mm

Phương pháp nhiệt luyện: Thép được nung nóng đến 830-860 độ C, giữ nhiệt khoảng 23-55 phút, sau đó làm nguội trong nước Ram được tiến hành ở nhiệt độ 150 độ C, sau

đó làm nguội trong không khí

Thép IIIX15CT (1%C, 0.52%Si, 1.1%Mn, 1.48%Cr) được dung để chế tạo bi với đường

kính đến 50mm, vòng bi với kích thước lớn, độ dầy có thể lên đến 20-30 mm

Phương pháp nhiệt luyện: Thép được nung nóng đến 820-845 độ C, giữ nhiệt khoảng 45-100 phút, sau đó làm nguội trong dầu Ram được tiến hành ở nhiệt đỘ 150 đỘ C, sau

đó làm nguội trong không khí

6.phương pháp đánh giá sản phẩm vật liệu:

Mỗi vòng bi đều trải qua một loạt các kiểm tra t6t ngiệp trước khi xuất xưởng,độ chính xác,độ bền phải đạt hoặc vượt chỉ tiêu đã quy định.hoạt động của chúng phải đạt một sự đồng đều nhất định.mức độ tiếng động phải thấp với các tiêu chuẩn đã

định.mọi khâu kiểm tra được tiến hành kỉ càng,nhằm đảm bảo tiêu chuẩn cao nhất về chất lượng và độ ổn định

Cách kiểm tra vòng bỉ

Khi kiểm tra một vòng bi trong thời gian kiểm tra bảo dưỡng định kỳ thiết bị, kiểm tra vận hành, hay thay thé các bộ phận thiết bị, cần xác định tình trạng vòng bi để xem có tiếp tục hoạt động nữa hay không

Nên ghi lại các thông số kiểm tra vòng bi khi tháo Sau khi lấy mẫu mỡ và đo lượng mỡ

dư thừa thì tiến hành vệ sinh vòng bi Tiếp tục kiểm tra có hay không những hư hỏng bất thường đối với vòng giữ bi, bể mặt lắp lỗ trong vòng bi, bể mặt bi, bể mặt rãnh bi Xem phần 6 quan sát vết chạy trên bề mặt rãnh bi

Khi đánh giá có hay không sử dụng lại vòng bi, cần theo các điểm đánh giá sau: mức đỘ

hư hỏng vòng bi, sự làm việc của máy, mức đỘ quan trọng của máy, điều kiện vận hành, tần suất kiểm tra bảo dưỡng Nếu kiểm tra phát hiện vòng bi có những hư hỏng bất thường thì cố gắng xác định được nguyên nhân và cách khắc phục (xem phần 7) và

tiến hành sự khắc phục

Nếu khi kiểm tra phát hiện bất cứ hư hỏng nào mà thấy không thể sử dụng lại thì vòng

bi cần phải thay mới

(1) Nứt hay vỡ vòng giữ bi, các viên bi và ca trong

(2) Sự tóc vảy của các viên bi hay rãnh lăn

(3) Bị xước, tạo vết khía trên các viên bi, tạo bề mặt gờ trên rãnh lăn

(4) Sự mài mòn vòng giỮ bi hay lỏng các ảnh tán

(5) Tạo vết rạn nứt hay gỉ sét trên các viên bi hoặc rãnh lăn

(6) Có các vết lõm trên các viên bi hoặc rãnh lăn

(7) Sự rão của các bề mặt ngoài ca ngoài hay lỖ ca trong

(8) Sự biến màu do nhiệt

(9) Các vòng làm kín bi hư hỏng hay vòng làm kín mỠ của vòng bi

7 Chống ăn mòn và bảo vệ vật liệu; bảo hành sản phẩm

Khi một vòng bi bị hư hỏng trong quá trình vận hành, sẽ dẫn đến toàn bộ máy hoặc thiết bị hư hỏng Một khi vòng bi bị hư hỏng sớm hay gây ra các sự cố không mong muốn thì điều quan trọng là có thể xác định và dự đoán được các hư hỏng trước khi xử

lý, để từ đó có các hành động khắc phục kịp thời.