10 2 Động học và động lực học ổ lăn 10 3 Các dạng hỏng và chỉ tiêu lựa chọn ổ lăn 10 1 Khái niệm chung 1 Chương 10 Ổ lăn 10 8 Bôi trơn và che kín ổ 10 9 Trình tự lựa chọn ổ lăn 10 4 Tuổi thọ ổ lăn 10[.]
Trang 110.2 Động học và động
lực học ổ lăn
10.3 Các dạng hỏng và
chỉ tiêu lựa chọn ổ lăn
10.1 Khái niệm chung
1
Chương 10 Ổ lăn
10.8 Bôi trơn và che kín ổ 10.9 Trình tự lựa chọn ổ lăn
10.4 Tuổi thọ ổ lăn 10.5 Lựa chọn ổ theo khả năng tải động
10.6 Lựa chọn ổ theo khả năng tải tĩnh
10.7 Định vị và lắp ổ
Trang 210.1 Khái niệm chung
1 Định nghĩa:
Ổ trục, tải trọng từ trục trước khi truyền qua gối đỡ phải qua con lăn (bi hoặc đũa), nhờ các con lăn nên
ma sát sinh ra trong ổ là ma sát lăn
2 Các bộ phận chính ổ lăn:
Ổ lăn thường gồm 4 bộ phận: vòng trong (1), vòng ngoài (2), vòng cách (3) và con lăn (4) Khi làm việc, vòng trong (1) hoặc vòng ngoài (2) sẽ quay, vòng còn lại đứng yên, nhờ có vòng cách (3) mà các con lăn không trực tiếp tiếp xúc với nhau, con lăn (4) lăn trên rãnh lăn thực hiện ma sát lăn Con lăn có thể là bi, đũa trụ ngắn, đũa trụ dài, đũa côn, đũa hình trống, đũa kim và đũa xoắn.
3 Phân loại:
- Theo hình dạng con lăn chia ra làm 2 loại: ổ bi và ổ đũa
- Theo khả năng chịu lực của ổ chia ra: ổ đỡ (chỉ chịu lực hướng tâm và có thể một phần lực dọc trục); ổ đỡ chặn (chịu lực hướng tâm và lực dọc trục); ổ chặn đỡ (chịu lực dọc trọc là chủ yếu và một phần lực hướng tâm); ổ chặn (chỉ chịu lực dọc trục).
- Theo khả năng tự lựa vị trí: ổ tự lựa (có khả năng bù độ lệch góc, lệch tâm hay sai lệch chiều dài) và ổ không tự lựa
- Theo số dãy con lăn chia ra: ổ một dãy, hai dãy, bốn dãy
- Theo kích thước ổ (đường kính ngoài) hoặc khả năng tải và chiều rộng ổ chia ra: 1- ổ siêu nhe ï, 2- ổ đặc biệt nhe ï, 3- nhẹ , 4- nhẹ rộng , 5- trung , 6- trung rộng và 7- nặng
Trang 34 Các loại ổ lăn thông dụng:
- Ổ bi một dãy (H.a): chịu lực hướng tâm là chủ yếu, có thể chịu lực dọc trục nhỏ, cho phép góc nghiêng 1/4 o Giá thành rẻ, hệ số ma sát thấp và kết cấu gối đỡ ổ đơn giản.
- Ổ đũa trụ ngắn đỡ một dãy (H.e): nhờ diện tích tiếp xúc giữa con lăn và vòng cách lớn nên chịu được tải trọng hướng tâm lớn hơn (70 90%) và chịu được va đập Tuy nhiên loại ổ này không chịu được lực dọc trục và không cho phép trục nghiêng Giá thành cao hơn ổ bi đỡ khoảng 20%.
- Ổ bi đỡ chặn một dãy (H.b): chịu lực hướng tâm (Fr = 120%) lẫn lực dọc trục, khả năng chịu lực dọc trục phụ thuộc vào giá trị góc tiếp xúc ( = 12 o ; 26 o và 36 o ).
- Ổ đũa côn đỡ chặn (H.f): chịu được lực hướng tâm Fr = 170% so với ổ bi đỡ 1 dãy cùng kích thước, khả năng chịu lực dọc trục cao hơn ổ bi đỡ chặn, dễ tháo lắp và điều chỉnh khe hở để bù lại lượng mòn, góc tiếp xúc = 10 16 o
- Ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy và ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy (H.c,g): cho phép trục nghiêng 2 3 o , chủyếu chịu lực hướng tâm và có thể chịu được lực dọc trục nhỏ.
- Ổ đũa trụ dài (ổ kim) (H.h): chịu được lực hướng tâm tương đối lớn nhưng không chịu được lực dọc trục, đuờng kính ngoài nhỏ, tuổi thọ thấp.
- Ổ bi chặn đỡ (H.i): dùng tiếp nhận cả Fr và Fa, thông thường Fa/Fr << 1.
- Ổ bi chặn (H.d): chỉ chịu lực dọc trục.
10.1 Khái niệm chung
Trang 45 Ký hiệu ổ lăn:
Theo TCVN ổ lăn được ký hiệu như sau: Tính từ bên phải sang:
- Hai số đầu từ bên phải sang: đường kính vòng trong d và có giá trị d/5 nếu d 20mm Nếu
d < 20mm ta ký hiệu: 00 khi d = 10mm; 0 khi d = 12mm; 02 khi d = 15mm; 03 khi d = 17mm.
- Chữ số thứ 3 từ bên phải ký hiệu cỡ ổ: 8, 9 - siêu nhẹ; 1, 7 - đặc biệt nhẹ; 2, 5 - nhẹ; 3, 6 - trung và
4 - nặng.
- Chữ số thứ 4 từ phải sang biểu thị loại ổ: 0 - ổ bi đỡ một dãy; 1 - ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy; 2 - ổ dũa trụ ngắn đỡ; 3 - ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy; 4 - ổ kim; 5 - ổ đũa trụ xoắn; 6 - ổ bi đỡ chặn; 7 - ổ đũa côn; 8 - ổ bi chặn, ổ bi chặn đỡ; 9 - ổ đũa chặn, ổ đũa chặn đỡ.
- Số thứ 5 và 6 từ bên phải sang biểu thị đặc điểm kết cấu
- Số thứ 7 từ bên phải sang ký hiệu chiều rộng ổ
Ví dụ: ký hiệu 0212: ổ bi đỡ một dãy, d = 60mm, cỡ nhẹ.
Cấp chính xác: ổ lăn có 5 cấp chính xác: 0 (bình thường), 6, 5, 4, 2 theo thứ tự tăng dần.
6 Ưu, nhược điểm:
Ưu điểm: Hệ số ma sát nhỏ, công suất mất mát do ma sát thấp; Chăm sóc và bôi trơn đơn giản; -Kích thước dọc trục nhỏ hơn so vớ ổ trượt; - Tính lắp lẫn cao, thay thế thuận tiện khi sửa chữa và bảo dưỡng máy; - Giá thành hạ do sản xuất hàng loạt
Nhược điểm:- Khả năng chịu va đập và chấn động kém do độ cứng kết cấu của ổ lăn; - Kích thước hướng kính tương đối lớn; - Độ tin cậy thấp khi làm việc với vận tốc cao do nguy hiểm bi nung nóng và vỡ vòng cách do lực li tâm; - Oàn khi làm việc với vận tốc cao.
Trang 57 Vật liệu chế tạo:
Vật liệu chế tạo vòng trong, vòng ngoài thường là thép crom có hàm lượng carbon từ 1 1,1% như: X15, X15C (Nga); SUJ2 (Nhật), AISI 52100 (Mỹ) Ngoà ra con dùng thép hợp kim
ít carbon như 18CrMnT, 20Cr2Ni4A thấm than rồi tôi khi làm việc ở môi trường ăn mòn người ta dùng thép không gỉ, gốm, chất dẻo
Vật liệu chế tạo con lăn tương tự như vật liệu vòng trong và vòng ngoài Khi ổ làm việc với vận tốc cao chọn vật liệu có khối lượng riêng thấp để giảm ồn Một số hãng chế tạo con lăn từ gốm kim loại
Vòng cách được chế tạo bằng phương pháp dập từ các vật liệu giảm ma sát như thép ít carbon, khi làm việc với vận tốc cao có thể dùng gốm kim loại, duara, tectolit, chất dẻo
2 Cấp chính xác chế tạo:
Theo TCVN có 5 cấp chính xác khi chế tạo ổ lăn theo thứ tự tăng dần sau đây: P0, P6, P5, P4 và P2 Tương ứng cho phép ký hiệu: 0, 6, 5, 4 và 2
Trong các kết cấu cơ khí, thường dùng cấp chính xác cấp 0 Khả năng làm việc ổ lăn phụ thuộc vào cấp chính xác Giá thành gia công càng tăng khi cấp chính xác càng cao:
10.1 Khái niệm chung
Trang 62 Tải trọng tác dụng lên ổ:
Theo điều kiện cân bằng lực: Fr= F0+ 2F1cosγ + 2F2cos2γ + 2F3cos3γ + + 2Fkcoskγ
trong đó: F0, F1, Fk- lực tác dụng lên các con lăn và F0có giá trị lớn nhất γ = 360o/Z - góc giữa các con lăn (Z - số con lăn) Các đại lượng biến dạng có thể xác định gần đúng theo độ biến dạng lớn nhất δ0như sau: δ1= δ0cosγ; δ2= δ0cos2γ; ; δk= δ0coskγ
Giữa độ biến dạng δ và tải trọng F có liên hệ: Đối với ổ bi: δ = cF2/3; đối với ổ đũa: δ = cF
Do đó: F1= F0cos3/2γ; F2= F0cos3/2(2γ); ; Fk= F0cos3/2(kγ) ; F0 = 4,37.Fr / Z
Tính đến ảnh hưởng của khe hở hướng tâm và độ không chính xác của kích thước các chi tiết trong ổ, giá trị F0có thể xác định: F0 = 5.Fr/ Z và Fk = 5.Fr.cos3/2(kγ) / Z
Khi quay con lăn sẽ sinh ra lực ly tâm tác động lên vòng ngoài của ổ: Fc = mwωc2.Dpw /2
trong đó mwlà khối lượng của con lăn Ngoài lực ly tâm trong ổ chặn còn sinh ra mômen hồi chuyển liên quan đến thay đổi hướng của tâm quay con lăn trong không gian: Mhc= Jωwωc
trong đó J là mômen quán tính con lăn đối với trục chính nó Tác dụng của Mhclàm tăng thêm sự mài mòn và ma sát Do đó số vòng quay cho phép của ổ chặn nhỏ hơn ổ đỡ và ổ đỡ chặn 3- Ứng suất tiếp xúc trong ổ:
Khi biết được các giá trị Fo, F1, F2, , Fkta có thể xác định được ứng suất tiếp xúc sinh ra tại chỗ con lăn tiếp xúc với vòng ổ: σH = 0,388.3 (Fn.E2/ρ2) Trong đó ρ = ρ1.ρ2/(ρ1 ± ρ2), với
ρ1, ρ2là bán kính cong của con lăn và vòng ổ tại điểm tiếp xúc
Trang 710.3 Các dạng hỏng và chỉ tiêu lựa chọn ổ lăn
1 Các dạng hư hỏng chính của ổ lăn bao gồm:
- Tróc rỗ bề mặt do mỏi: do ứng suất tiếp xúc thay đổi trong điều kiện làm việc bình thường Hiện tượng tróc xảy ra trên rãnh vòng ổ và trên bề mặt con lăn
- Mòn con lăn và vòng ổ: xảy ra với đối với ổ bôi trơn không tốt và có hạt kim loại rơi vào ổ
- Vỡ vòng cách: xảy ra với ổ quay nhanh do lực li tâm và tác dụng của con lăn gây nên
- Biến dạng dư bề mắt rãnh vòng và con lăn: xảy ra với các ổ chịu tải trọng nặng và quay chậm
- Vỡ vòng ổ và con lăn: xảy ra do tải trọng rung và va đập, lắp ráp, vận hành không chính xác
2 Chỉ tiêu lựa chọn ổ lăn:
Hiện nay ta tính toán ổ theo khả năng tải mà không theo ứng suất Tính toán ổ lăn theo hai tiêu chuẩn:
Đối với ổ có số vòng quay thấp (n < 1vg/ph): tính theo khả năng tải tĩnh để tránh biến dạng dư lớn
Đối với những ổ làm việc với vận tốc cao (n > 10vg/ph) hoặc tương đối cao (1<n<10vg/ph): tính toán ổ theo khả năng tải động (độ bền lâu) để tránh tróc rỗ bề mặt ổ (trường hợp 1<n<10vg/ph tính với n = 10vg/ph)