Lý thuyết về Ổ Lăn Chi tiết máy

Chi tiết máy là gì? Chi tiết máy là phần tử có cấu tạo hoàn chỉnh từ các bộ phận cấu thành tạo nên nhiệm vụ chung nhất định. Mỗi phần tử sẽ có chức năng khác nhau nhưng điểm chung là chúng sẽ cấu thành bộ phận nhất định.

Trang 1

NỘI DUNG

3 Cơ sở tính toán ổ lăn

4 Tính toán lựa chọn ổ lăn

5 So sánh ổ lăn và ổ trượt

1

8.1 Khái niệm chung

2

• Đỡ trục

• Giữ trục có vị trí xác định trong không gian

• Tiếp nhận tải trọng

a Cấu tạo

1 Vòng ngoài (lắp lên gối trục)

2 Vòng trong (lắp lên ngõng trục)

3 Con lăn

4 Vòng cách

a Cấu tạo

• Giữ cho các con lăn cách nhau 1 khoảng cố định

• Giảm số lượng con lăn

Trang 2

b Phân loại

Theo khả năng tiếp nhận tải trọng

Ổ đỡ : chịu lực hướng tâm Fr, không chịu hoặc

chỉ chịu được một phần nhỏ lực dọc trục Fa

Ổ đỡ chặn: chịu được đồng thời cả lực hướng

tâm Frvà lực dọc trục Fa

Ổ chặn: chỉ chịu được dọc trục Fa, không

chịu được lực hướng tâm

Ổ chặn đỡ: chịu lực dọc trục Fa và một ít lực

hướng tâm Fr

5

b Phân loại Theo dạng con lăn

Bi : ổ bi (hình a)

Đũa :

+đũa trụ ngắn (hình b)

+đũa trụ dài (hình c)

+đũa côn (hình d)

+đũa hình tang trống (hình e, f)

6

b Phân loại

Theo số dãy con lăn

7

Ổ một dãy Ổ hai dãy Ổ bốn dãy

b Phân loại Theo cỡ đường kính ngoài Với cùng đường kính trong chia ra các loại cỡ siêu nhẹ, đặc biệt nhẹ, nhẹ, nhẹ rộng, trung, trung rộng, nặng …

Ngoài ra còn phân ổ thành hai loại

Ổ tự lựa và ổ không tự lựa

8

Trang 3

b Phân loại

Ngoài ra còn phân ổ thành hai loại

Ổ tự lựa và ổ không tự lựa

9

8.2 Một số ổ lăn thông dụng

Ký hiệu

10

Ổ bi đỡ một dãy (Deep groove ball bearings)

Cho phép trục nghiêng

Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ

Khả năng chịu va đập kém

Four-point bearings

Trang 4

Ổ bi đỡ lòng cầu 2 dãy (Self-aligning ball bearings)

Thích hợp với trục truyền chung có nhiều ổ trục hoặc khó đảm bảo lắp đồng tâm

14

15

Barrel roller bearings

16

Trang 5

Spherical roller bearings

17

Ổ đũa trụ ngắn đỡ một dãy (Cylindrical roller bearings, single row)

Chịu tải hướng tâm lớn

Chịu va đập tốt

Không chịu lực dọc trục

Đắt hơn ổ bi đỡ một dãy

18

Ổ bi đỡ chặn một dãy (Angular contact ball bearings, single row)

Trang 6

Angular contact ball bearings, double row

21

Ổ kim (Needle roller bearings)

Dùng ở chỗ có yêu cầu kích thước hướng kính hạn chế

22

Ổ đũa đỡ chặn (Tapered roller bearings)

Dễ tháo lắp

Dễ điều chỉnh khe hở để bù lượng mòn

Trang 7

Ổ bi chặn (Thrust ball bearings)

25

Angular contact thrust ball bearings

26

Trang 8

Ký hiệu ổ lăn

Theo TCVN 3776-83 ổ lăn được ký hiệu bởi 4

chữ số : ví dụ 7204

Hai chữ số cuối cùng biểu thị đường kính

trong của ổ (mm)

Đường kính trong của ổ 10 12 15 17 20

Ký hiệu 00 01 02 03 04

Từ 04 , mỗi giá trị cách nhau 5 mm

Số thứ 3 từ phải sang biểu thị cỡ ổ 1-> 9

ví dụ 2 là cỡ nhẹ

Số thứ 4 từ phải sang biểu thị loại ổ Ví dụ 7

là loại ổ đũa côn

29

8.3 Cơ sở tính toán ổ lăn

1. Sự phân bố tải trọng trên các con lăn

2. Ứng suất và chu kỳ chịu tải

30

8.3.1 Sự phân bố tải trên các con lăn

Xét Ổ bi đỡ chỉ chịu lực hướng tâm

31

F r

32

Trang 9

33



Fr

F0

F2

F 2

Phương trình cân bằng lực

34



Fr

F 0

F 2

F2









F 2Fcos 2F cosn

Phương trình về quan hệ biến dạng



Fr

F0

F1

F2

3 / 1

2 1 2

2 1

2

R

1 R

1 E

1 F 775 0























 











 





j i

i  CF



C : hằng số phụ thuộc vật liệu và dạng tiếp xúc

j : số mũ, phụ thuộc dạng tiếp xúc tiếp xúc điểm (con lăn là bi) j = 2/3 tiếp xúc đường (con lăn côn) j = 1

Giả thiết:

- Ổ không có khe hở hướng tâm

- Các vòng ổ giữ nguyên dạng tròn

 0

 1



Trang 10

Phương trình về quan hệ biến dạng

37



o

1

 0

 1





 1 0 cos





2 0cos 2





i 0cos i

38

Trường hợp tiếp xúc điểm (ổ bi) z

kF

0  với









1 i 2 /

5 i cos 2 1

z k

z = 10; 15; 20 tính được k = 4.38; 4.37;4.36 Trong thực tế các giả thiết không được thỏa mãn, do đó

z

5F

0  Trường hợp tiếp xúc đường (ổ đũa)

z

4.5F

0 

Nhận xét

Sự phân bố tải trọng phụ thuộc vào độ chính

xác chế tạo

Càng nhiều con lăn thì có khả năng chịu tải

hướng tâm lớn

Trang 11

8.3.2 Ứng suất và chu kỳ chịu tải

41

Công thức Hertz

3

2

2 0

max

H

E

38

.

0







Tại điểm A

A 2 A

1

A

1 1

1



Tại điểm B

B 1 A

1

B

1 1

1



Do đó ta có  A <  B

 HA >  HB dẫn đến vòng trong nhanh hỏng hơn vòng ngoài

F o

A

B

42

t

 



 Hmax

Hmax

Nhận xét

Vòng quay có số chu kỳ chịu tải nhỏ hơn vòng

đứng yên

Vòng trong chịu ứng suất lớn hơn vòng ngoài

=> nên để vòng trong quay, vòng ngoài đứng

yên

8.4 Tính toán lựa chọn ổ lăn

1. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán

2. Khả năng tải động của ổ lăn

Trang 12

8.4.2 Khả năng tải động của ổ lăn

Dưới tác động của ứng suất thay đổi theo chu

kỳ nên dạng hỏng chủ yếu là hỏng vì mỏi

Phương trình đường cong mỏi

+H ứng suất tiếp xúc của con lăn, tỷ lệ với tải

trọng Q

+N số chu kỳ chịu tải, tỷ lệ với tuổi thọ của con

lăn L (triệu vòng quay)

45

const N

H

m



 => QmL = const

+m = 3 đối với ổ bi

+m =10/3 đối với ổ đũa

• Thực nghiệm có thể xác định tải trọng không đổi ứng với tuổi thọ L = 1 triệu vòng quay

QmL = const = Cm

C : khả năng tải động của ổ lăn

46

const N

H

m



• Khả năng tải động là tải trọng tĩnh do ổ tiếp

nhận mà không ít hơn 90% số ổ cùng loại,

cùng kích thước lấy làm thí nghiệm chưa xuất

hiện các dấu hiệu tróc mỏi sau tối thiểu 1

triệu chu kỳ

47

QmL = const Q: tải trọng tương đương

• Tải trọng tương đương đối với ổ lăn đỡ và

đỡ chặn là tải trọng hướng tâm không đổi Q, dưới tác dụng của tải trọng này ổ lăn có tuổi thọ bằng với tuổi thọ của ổ làm việc trong điều kiện chịu tải thực

• Với ổ lăn chặn và chặn đỡ, là tải trọng dọc trục không đổi

48

Trang 13

Tải trọng tương đương

–Ổ đỡ và đỡ chặn

Q = (XVFr + YFa)KđKt

–Ổ chặn đỡ

Q = (XFr+ YFa)KđKt

–Ổ chặn

Q = FaKđKt

–Ổ trụ ngắn đỡ

Ý nghĩa của các hệ số

– V hệ số kể đến ảnh hưởng của vòng nào quay, khi vòng trong quay V = 1, vòng ngoài quay V = 1.2 – K đ hệ số kể đến ảnh hưởng của đặc tính tải trọng – Kthệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ Kt= 1 khi

t  100 o C – X, Y yếu tố xét đến ảnh hưởng của tải trọng hướng tâm và dọc trục đến tuổi thọ Tra bảng 17.1

– i : số dãy con lăn – Fr, Falực hướng tâm và lực dọc trục tác dụng lên ổ

50

8.4.3 Khả năng tải tĩnh của ổ lăn

Khả năng tải tĩnh (C0) là tải trọng tĩnh gây

nên tại vùng tiếp xúc chịu tải lớn nhất của con

lăn và rãnh lăn biến dạng dư tổng cộng bằng

0.0001 giá trị đường kính con lăn

C0được cho trong các bảng ổ lăn, phụ thuộc

lại ổ và kích thước ổ

Điều kiện kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Q0 C0

Q0là tải trọng tĩnh tương đương (KN)

8.4.4 Chọn ổ lăn theo khả năng tải động

Cđ = Q L1/m

Q : tải trọng tương đương

L : tuổi thọ cần thiết (triệu vòng) Trường hợp tuổi thọ tính bằng giờ (Lh) thì

L = 60.10-6nLh

+n < 10 v/ph -> n = 10

+n < 1 v/ph -> chọn theo khả năng tải tĩnh

Trang 14

Xác định tải trọng dọc trục tác động lên ổ

• Tải trọng dọc trục tác động lên ổ phụ thuộc

vào loại ổ, sơ đồ lắp

• Ổ bi đỡ và ổ bi lòng cầu hai dẫy

Fa = Fat

Fat: ngoại lực tác động dọc trục

53

Ổ bi đỡ chặn và ổ đũa côn

54

1 0

Fs0 Fs1

Fs0

Fr1

Fs :nội lực dọc trục do lực hướng tâm Fr gây ra

+Ổ bi : Fsi = e.Fri

+Ổ đũa Fsi= 0.85e.Fri

+Chiều của Fs : tác dụng lên ổ đối diện

Giá trị của e: tra bảng 17.1

Tổng lực dọc trục tác động lên ổ

Fai = Fsj  Fat

+Nếu Fai > Fsi Fai= Fai

+Nếu Fai < Fsi Fai= Fsi

55

Xác định kích thước ổ lăn

Tính Cđ = Q L1/m

Sau khi xác định được Cđ, dựa vào loại ổ, đường kính ngõng trục, tra bảng chọn loại ổ thoả mãn điều kiện Cđ ≤ Cbảng

56

Trang 15

8.4.5 Các bước chọn ổ lăn

1. Chọn loại ổ và sơ đồ bố trí ổ

Yêu cầu về kết cấu

Trục dài, có nhiều gối tựa  dùng ổ tự lựa

Trục cần dịch chuyển dọc trục  ổ tùy động

Vận tốc làm việc của ổ

Vận tốc cao nên chọn ổ bi thay ổ đũa

Đối với trục vít với chiều dài trục > 150 mm

2 Tính tải trọng tương đương Qi

3 Tính tải trọng động C

4 Chọn kích thước ổ lăn sao cho

+dổ= dtrục

+C ≤ [Cbảng]

Nếu không thỏa mãn :

Tăng góc 

Ổ bi ko đủ bền -> ổ côn

Định dạng
Số trang	15
Dung lượng	1,92 MB