Chương 8: Ổ lăn - Ổ trượt

Chia sẻ: Nguyentien Giap | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:14

2
591
lượt xem
174
download

Chương 8: Ổ lăn - Ổ trượt

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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. Ổ lăn gồm 4 bộ phận : 1- Vòng ngoài 2- Vòng trong 3- Con lăn 4- Vòng cách -Vòng trong và vòng ngoài thường có rãnh, vòng trong lắp với ngõng trục, vòng ngoài lắp với gối trục (vỏ máy, thân máy. .)

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chương 8: Ổ lăn - Ổ trượt

  1. Bải giảng Chi tiết máy Chương 8 Ổ LĂN – Ổ TRƯỢT Phần A - Ổ LĂN 1. Khái niệm chung 1.1 Cấu tạo và phân loại ổ lăn a. Cấu tạo 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. Ổ lăn gồm 4 bộ phận : 1- Vòng ngoài 2- Vòng trong 3- Con lăn 4- Vòng cách -Vòng trong và vòng ngoài thường có rãnh, vòng trong lắp với ngõng trục, vòng ngoài lắp với gối trục (vỏ máy, thân máy. .) -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. H ì 8. C ấu tạo ổ lăn nh  1  -Vòng cách có tác dụng phân bố đều các con lăn, không cho các con lăn tiếp xúc nhau. b. 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). + Ổ 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, ổ sẽ lựa theo để làm việc bình thường (Hình 8.2, b, g). Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 1
  2. Bải giảng Chi tiết máy + Ổ tự lựa dọc trục (Hình 8.2, d), ổ có khả năng tự lựa theo phương dọc trục. Khi trục bị biến dạng, dãn dài thêm một lượng, ổ sẽ lựa theo để làm việc bình thường. Hình 8.2 Các loại ổ lăn _ 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. 1.2 Ưu - nhược điểm và phạm vi sử dụng a. Ưu điểm của ổ lăn so với ổ trượt - Nói chung hệ số ma sát trong ổ lăn thấp hơn so với ổ trượt, hiệu suất sử dụng ổ lăn cao hơn so với ổ trượt. - Sử dụng ổ lăn đơn giản hơn ổ trượt. Không phải chăm sóc, bôi trơn thường xuyên như ổ trượt. - Kích thước chiều rộng của ổ lăn nhỏ hơn nhiều so với ổ trượt. Khoảng cách giữa hai gối đỡ trục ngắn hơn, trục cứng vững hơn. - Mức độ tiêu chuẩn hoá của ổ lăn rất cao, thuận tiện cho việc thay thế khi sửa chữa, tốn ít công sức trong thiết kế. b. Nhược điểm của ổ lăn so với ổ trượt - Kích thước theo hướng kính của ổ lăn lớn hơn nhiều so với ổ trượt. - Tháo, lắp ổ lăn phức tạp và khó khăn hơn so với ổ trượt. - Làm việc có nhiều tiếng ồn hơn. Chịu tải trọng va đập kém hơn so với ổ trượt. - Giá thành của ổ lăn nói chung cao hơn ổ trượt. Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 2
  3. Bải giảng Chi tiết máy - Ổ lăn không thể tách thành 2 nửa để lắp với các ngõng giữa của trục khuỷu. - Ổ lăn bằng kim loại, do đó không làm việc được trong một số môi trường ăn mòn kim loại. c. Phạm vi sử dụng - Nói chung ổ lăn được dùng rộng rãi hơn so với ổ trượt. - Trong một số trường hợp sau đây, dùng ổ trượt tốt hơn ổ lăn: + Trục quay với số vòng quay rất lớn. + Trục có đường kính quá lớn, hoặc quá bé, khó khăn trong việc tìm kiếm ổ lăn. + Lắp ổ vào ngõng trục giữa của trục khuỷu. + Khi cần đảm bảo độ chính xác đồng tâm giữa trục và gối đỡ, vì ổ trượt có ít chi tiết hơn ổ lăn. + Khi phải làm việc trong môi trường đặc biệt, ăn mòn kim loại. + Khi ổ chịu tải trọng va đập hoặc rung động mạnh. 1.3 Độ chính xác và vật liệu chế tạo ổ lăn a. Độ chính xác chế tạo ổ lăn _ Tiêu chuẩn 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 thể dùng ổ lăn cấp chính xác 6. _ Ổ lăn là chi 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 ổ. 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. b. Vật liệu chế tạo ổ lăn _ Vật liệu chế tạo vòng trong, vòng ngoài và con lăn thường là thép có hàm lượng cacbon khoảng 1 ÷ 1,1 0 0 ,Vòng ổ có độ rắn đến 60 ÷ 64HRC, viên lăn có độ rắn 62 ÷ 66 HRC. _ Vòng cách của ổ được chế tạo bằng vật liệu giảm ma sát như thép ít cacbon, tếch tô lít, đuy ra, đồng thau, đồng thanh. 1.4 Ký hiệu ổ lăn _ Ổ lăn được ký hiệu bằng những số. Hai số đầu được tính từ phải sang biểu thị đường kính trong của ổ. Đối với những ổ có đường kính trong từ 20 ÷ 495 mm các số này bằng 1/5 đường kính trong. Đối với những ổ có đường kính trong từ 10-20 mm, ký hiệu như sau :10 mm → 00;12 mm → 01 ;15 mm → 02; 17 mm → 03. _ Số thứ ba từ phải sang biểu thị cỡ ổ : 8,9-siêu nhẹ ; 1,7 – đặc biệt nhẹ ; 2,5 –nhẹ ; 3,6- trung bình ; 4- nặng. Số 9 để chỉ ổ có đường kính không tiêu chuẩn. Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 3
  4. Bải giảng Chi tiết máy _ Chữ số thứ tư từ phải sang biểu thị loại đường loại ổ :ổ bi đỡ một dãy –0;ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy –1 ;ổ đũa trụ ngắn đỡ –2;ổ đỡ đũa lòng cầu hai dãy –3 ;ổ kim hoặc ổ đũa trụ dài – 4 ;ổ đũa trụ xoắn đỡ –5;ổ đũa côn –7 ;ổ bi chặn –8;ổ đũa chặn – 9. 2. Giới thiệu các loại ổ lăn chính 0 - Ổ bi 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. Ổ chịu được lực hướng tâm là chính. Có thể chịu được một ít lực dọc trục, bằng 70% lực hướng tâm chưa dùng đến. 1 - Ổ bi lòng cầu hai dãy (Hình 8.2, b). lọai này cho phép trục xoay một góc lớn đến 3 . Khả năng tải lớn hơn ổ bi đỡ một dãy có cùng kích thước d. Chịu được lực 0 hướng tâm là chính. Chịu được một ít lực dọc trục, bằng 20% lực hướng tâm chưa dùng đến. 2 - 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. 3 - Ổ bi 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 α = 120, 260 và 360. 0 - Ổ côn đỡ chặn một dãy (Hình 8.2, e). 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. Ổ được chế tạo thành hai nhóm với các giá trị góc α = 100 ÷ 160 và α = 250 ÷ 300. 1 - Ổ bi chặn một dãy (Hình 8.2, j, k). Ổ 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. 3. Lực và ứng suất trong ổ lăn 3.1 Sự phân bố lực trên các con lăn _ Xét sự phân bố tải trọng trên các con lăn trong ổ bi đỡ chịu hướng tâm R. + Tải trọng phân bố không đều, chỉ có những con lăn nằm ở cung 1800 phía dưới mới chịu tải. Con lăn nằm trong mặt phẳng tác dụng của tải trọng chịu lực lớn nhất P0 + Giả sử các con lăn bố trí như hình 8.3, các con lăn đối xứng nhau qua mặt phẳng tác dụng của tải trọng chịu tải như nhau. Theo điều Hình 8.3 Tải trọng trên các con lăn kiện cân bằng của vòng trong, ta có : R = P0 + 2 P1 cos α + 2 P2 . cos 2α + ... + 2 Pn . cos nα (1) Z Trong đo, n : một nửa số con lăn nằm trong vùng chịu tải n ≤ 4 Z : số con lăn trong ổ. Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 4
  5. Bải giảng Chi tiết máy _ Giả sử vòng trong không bị uốn và ổ không có khe hở hướng tâm. Do tác dụng của các lực Pi, biến dạng tương ứng của ổ là δ i . Giữa các biến dạng có mối quan hệ δ i = δ 0 .cos iα Giữa biến dạng và lực tác dụng có mối quan hệ : δ = c.P 2 / 3 c : hệ số tỉ lệ, phụ thuộc bán kính cong ở điểm tiếp xúc và mođun đàn hồi của vật liệu. 3/2 δ  Suy ra, P=  c 3/ 2 3/ 2 3/ 2 δ  δ   δ cos α  Cụ thể : P0 =  0  ; P1 =  1  =  0.  = P0 . cos 3 / 2 α  c   c   c  P2 = P0 . cos 2α ;… ; Pn = P0 . cos 3 / 2 nα 3/ 2 Thế các giá trị P1, P2, …,Pn vào (1), ta có: n R = P0 (1 + 2∑ cos5/2 iα ) i =1 R ⇒ P0 = n 1 + 2∑ cos5/2 iα i =1 Z k .R k= n ⇒ P0 = Đặt 1 + 2∑ cos 5/2 iα Z i =1 5R _ Đối với ổ bi đỡ có Z = 10 ÷ 20 , ta có k = 5 ⇒ P0 = Z _ Trong ổ đỡ chặn vì góc tiếp xúc giữa con lăn với vòng là β , nên dưới tác dụng của 1 lực hướng tâm R, lực tác dụng lên con lăn chịu tải lớn nhất có trị số gấp lần cos β trị số lực tính cho ổ đỡ. A _ Trong ổ bi chặn, lực tác dụng lên mỗi viên bi là : P0 = 0,8Z Trong đó, A : lực dọc trục lên ổ lăn Z: số bi trong ổ lăn 0,8 : là hệ số xét sự phân bố không đều của tải trọng. 3.2 Ứng suất tiếp xúc trong ổ lăn _ Ứng suất tiếp xúc lớn nhất tại tâm của diện tích tiếp xúc giữa con lăn chịu tải lớn nhất và vòng trong tại điểm a. Ứng suất này được tính theo công thức : R σ ≈ 2000 3 Đối với ổ bi (db :đường kính bi ) Z .db2 R σ ≈ 550 3 Đối với ổ đũa (dl, ld:đường kính, chiều dài đũa. ) Z .d d .ld _ Mỗi điểm trên bề mặt của vòng và của con lăn chịu ứng suất tiếp xúc thay đổi theo chu kỳ mạch động gián đoạn. Điều này dẫn đến ổ có thể bị do hỏng do mỏi. _ Tuy nhiên, sức bền mỏi của ổ phụ thuộc vào điều kiện vòng nào của ổ quay. _ Khi vòng trong quay, cứ sau một vòng quay mỗi điểm trên vòng trong mới chịu một lần ứng suất lớn nhất. Nếu vòng trong đứng yên, vòng ngoài quay thì cứ mỗi lần con Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 5
  6. Bải giảng Chi tiết máy lăn qua điểm này vòng lại chịu một lần ứng suất lớn nhất, nghĩa là tần số chịu ứng suất lớn nhất sẽ tăng lên Z lần. Do đó sức bền mỏi của ổ sẽ giảm xuống. 4. Tính toán ổ lăn 4.1 Các dạng hỏng chủ yếu và chỉ tiêu tính toán Ổ lăn có dạng hỏng chủ yếu sau : + Biến dạng dẻo bề mặt làm việc do chịu tải trọng va đập hoặc tĩnh có giá trị lớn nhất khi ổ không quay và ổ quay chậm. + Tróc vì mỏi bề mặt làm việc do ứng suất tiếp xúc thay đổi, đây là dạng hỏng chủ yếu của các ổ lăn làm việc ở tốc độ cao, được che kín. + Mòn vòng ổ và các con lăn xảy ra khi bôi trơn không đầy đủ, mòn rất nhanh nếu để bụi hoặc kim loại lọt vào. + Vỡ vòng cách do lực ly tâm và tác dụng của con lăn gây nên. + Vỡ vòng ổ và con lăn xảy ra khi ổ bị quá tải do va đập, chấn động hoặc do lắp ghép không chính xác. _ Hiện nay ổ lăn được tính toán dựa theo hai chỉ tiêu : + Các ổ làm việc với tốc độ cao : Được tính theo độ bền lâu để tránh bị tróc vì mỏi. + Các ổ làm việc với tốc độ thấp (v < 1 vòng/phút), (hoặc đứng yên ) : Được tính theo khả năng tải tĩnh để tránh bị biến dạng dẻo bề mặt làm việc. 4.2 Tính ổ lăn theo khả năng tải động (theo độ bền lâu) _ Trường hợp tính : n ≥ 10 vòng/phút (Nếu 1 < n < 10 thì tính theo độ bền lâu, nhưng lấy n=10 vòng/phút) Điều kiện chọn ổ : C = Q.(n.h) 0,3 ≤ Cbảng Với, C : Hệ số khả năng làm việc cần thiết của ổ. Cbảng : Hệ số khả năng làm việc của ổ được xác lập từ thực nghiệm . Q (daN) : Tải trọng quy ước tác dụng lên ổ. n vòng/phút : Số vòng quay trong một phút của ổ h (giờ ): thời gian phục vụ của ổ. _ Tải trọng quy ước được xác định như sau : + Đối với ổ đỡ : Q = ( R.K v + m. A) kđ.kt Với, R: Lực hướng tâm A: Lực dọc trục m: Hệ số tải dọc trục thành tải trọng hướng tâm (tra bảng ) Kv: Hệ số động học (vòng nào quay ) kđ: Hệ số tải trọng kt : Hệ số nhiệt độ ( tra bảng ) + Đối với ổ đỡ chặn : Q = ( R.K v + m.∑ A) kđ.kt Trong đó, ∑ A :Là tổng số ngoại lực dọc trục A và các lực dọc trục phụ do cấu tạo của ổ sinh ra (quy ước chiều (+) là chiều lực dọc trục theocấu tạo của ổ ) _ Lực dọc trục tính theo công thức sau : S = 1,3.R.tgβ Với, β :là góc nghiêng của ổ * Ghi chú : Trường hợp tại một gối đỡ đặt hai ổ đỡ chặn ngược chiều nhau thì quy ước rằng ổ nào chịu lực dọc trục sẽ chịu 60 0 0 lực hướng tâm. _ Công thức định tải trọng quy ước để chọn ổ có dạng : Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 6
  7. Bải giảng Chi tiết máy Q ≈ (0,6.R.K v + m. A). kđ.kt + Đối với ổ chặn : Q=A.kđ.kt 4.3 Tính ổ lăn theo khả năng tải tĩnh _ Tröôøng hôïp tính : n ≤ 1 voøng/phuùt (hoaëc ñöùng yeân ) _ Ñieàu kieän choïn oå :Q ≤ [Q] [Q]=ψ .Z .d 2 b , ñoái vôùi oå bi [Q]=ψ .Z .d b .l d , ñoái vôùi oå ñuõa Với, ψ :Heä soá tính toaùn, tra baûng. 5. Phương pháp chọn ổ lăn _ Ñeå choïn oå laên caàn bieát tröôùc : Trò soá, phöông chieàu vaø tính chaát cuûa taûi troïng, voøng naøo quay trong moät phuùt, thôøi haïn laøm vieäc, yeâu caàu veà keát caáu, ñöôøng kính cuûa ngoõng truïc. _ Caàn choïn loaïi, côõ vaø soá hieäu oå. Neáu n ≤ 1 voøng/phuùt, choïn theo khaû naêng taûi tónh : Q ≤ [Q] Neáu n ≥ 10 voøng/phuùt, choïn theo ñoä beàn laâu :C = Q.(n.h) 0,3 ≤ Cbaûng Löu yù : OÅ bi cheá taïo ñôn giaûn, giaù reû nhöng khaû naêng taûi thaáp hôn oå ñuõa. Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 7
  8. Bải giảng Chi tiết máy Phần B - Ổ TRƯỢT 1. Khái niệm chung 1.1 Cấu tạo _ Ổ trượt là một loại ổ trục có dang ma sat trong ổ là ma sat trượt, dùng để đỡ các ̣ ́ ́ trục quay. Nó là khâu liên kết giữa trục và giá đỡ, nhằm mục đích giảm ma sát và giữ cho truc có vị trí xac đinh trong không gian. Ổ trượt nhận tải trọng từ trục, ̣ ́ ̣ truyền đến giá đỡ. _ Kết cấu của ổ trượt được trình bày như trên Hình 8.4. Thân ổ được lắp trên giá đỡ, lót ổ được lắp với ngõng trục. _ Thông thường thân ổ trượt 2 được lắp chặt với giá đỡ. Ngõng trục lắp lỏng với lót ổ số 3. Dạng ma sát trong ổ trượt là ma sát trượt. Dầu bôi trơn được đưa vào ổ qua lỗ tra dầu số 1, vào các rãnh dầu, đến bôi trơn bề mặt tiếp xúc giữa ngõng trục và lót ổ. _ Lót ổ làm bằng vật liệu giảm ma sát, thường bằng kim loại màu. _ Thân ổ bằng thép, hoặc gang. Đây là phần chịu lực của ổ. Hình 8.5 Kết cấu ổ trượt _ Trong một số trường hợp đặc biệt, ổ trượt có thể làm bằng cùng một loại vật liệu. Ví dụ: kích thước đường kính d quá nhỏ, ổ được làm bằng hợp kim đồng, vừa để giảm ma sát, vừa đủ bền để chịu tải. Hoặc đường kính d quá lớn, trục quay chậm, ổ được làm bằng gang. 1.2 Phân loại 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Hình 8.6 Các loại ổ trượt 12 13 Tuỳ theo khả năng chịu tải, có các loại: Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 8
  9. Bải giảng Chi tiết máy + Ổ đỡ, là ổ chỉ có khả năng chịu lực hướng tâm (Hình 8.6, a, c). + Ổ đỡ chặn, là ổ vừa có khả năng chịu lực hướng tâm, vừa có khả năng chịu lực dọc trục (Hình 8.6, b, d). + Ổ chặn, là ổ chỉ có khả năng chịu lực dọc trục (Hình 8.6, e, f). _ Theo hình dạng của ngõng trục tiếp xúc với ổ, chia ra: + Ổ trụ, ngõng trục là mặt trụ tròn xoay, thường dùng loại có đường sinh thẳng (Hình 8.6, a). + Ổ côn, ngõng trục là mặt nón cụt tròn xoay, thường dùng loại có đường sinh thẳng (Hình 8.6, Hình 8.7 Ổ trượt ghép hai nửa d). + Ổ cầu, ngõng trục là mặt cầu (Hình 8.6, b). _ Theo kết cấu, chia ra: + Ổ nguyên, ổ là một bạc tròn. + Ổ ghép, ổ gồm nhiều mảnh ghép lại với nhau, thông thường dùng ổ hai nửa (Hình 8.7). 1.3 Vật liệu ổ trượt _ Lot ổ được lam băng vât liêu có hệ số ma sat thâp, có khả năng chống dính, giảm ́ ̀ ̀ ̣ ̣ ́ ́ mòn và có đủ độ bền. _ Các vật liệu thường dùng làm lót ổ: + Các Babit Babit là các hợp kim có thành phần chủ yếu là thiếc, chì hay nhôm. Các babit này là loại vật liệu có hệ số ma sát thấp, chống dính tốt nhưng cơ tính thấp. Để tăng cơ tính, người ta thường tráng các babit này trên nền đồng, thép hay gang để làm ổ trượt. Thường dùng ở các ổ trượt quan trọng, chịu tải trung bình như động cơ diezen, máy nén v.v… + Đồng thanh Đồng thanh là hợp kim của đồng với thiếc, chì hay nhôm sắt. Các hợp kim này có tính giảm ma sát và cơ tính tương đối tốt. Đồng thanh thiếc có tính giảm ma sát tốt nhất; đồng thanh nhôm chì và nhôm sắt gây mòn nhanh nên khi sử dụng loại này, ngõng trục phải được tôi. + Gang Gang được dùng chủ yếu là gang xám GX15-32, GX18-36 với trục quay chậm v ≤ 0,5÷1 m/s, áp suất p = 1÷2 Pa, trong các cơ cấu không quan trọng. + Gốm kim loại Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 9
  10. Bải giảng Chi tiết máy Gốm kim loại được chế tạo bằng cách ép rồi nung bột kim loại (sắt, đồng) và các chất phụ (graphit, thiếc hay chì) ở nhiệt độ từ (850 0÷11000)C và áp suất 700 Pa. Gốm kim loại có nhiều lỗ rỗng sau khi chế tạo được ngâm trong dầu ở nhiệt độ từ (1100 ÷1200 )C trong thời gian (2÷3) h, lượng dầu ngấm vào các lỗ rỗng nên khi ổ làm việc, dầu tự ứa ra bôi trơn. Thường dùng trong các ổ quay chậm và khó tra dầu. + Vật liệu phi kim loại Vật liệu này gồm chất dẻo, gỗ ép, cao su v.v…có khả năng chống dính tốt, có thể bôi trơn bằng nước. Thường dùng trong các ổ của máy thủy lực, máy thực phẩm… 1.4 Phạm vi sử dụng ổ trượt Trong nganh chế tao may, ổ trượt được dung it hơn ổ lăn. Tuy nhiên, trong môt ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ số trường hợp dưới đây, dung ổ trượt có lợi hơn ổ lăn: ̀ + Khi truc quay với tôc độ rât cao, nêu dung ổ lăn, tuôi thọ cua ổ sẽ thâp; ̣ ́ ́ ́ ̀ ̉ ̉ ́ + Khi yêu câu phương cua truc chinh xac. Ổ trượt có it chi tiêt nên dễ chế tao chinh ̀ ̉ ̣ ́ ́ ́ ́ ̣ ́ xac và có thể điêu chinh được khe hở; ́ ̀ ̉ + Truc có đường kinh khá lớn (d ớ1m), trong trường hợp nay nêu dung ổ lăn thì đắt ̣ ́ ̀ ́ ̀ tiền; + Khi phai dung ổ ghep để dễ thao lăp (ví du, đôi với truc khuyu); ̉ ̀ ́ ́ ́ ̣ ́ ̣ ̉ + Khi ổ phai lam viêc trong những điêu kiên đăc biêt (trong nước, trong môi trường ăn ̉ ̀ ̣ ̀ ̣ ̣ ̣ mon. ..) vì có thể chế tao ổ trượt băng những vât liêu như cao su, gô, chât deo v.v... ̀ ̣ ̀ ̣ ̣ ̃ ́ ̉ thich hợp với môi trường này; ́ + Khi có tai trong va đâp và dao đông, ổ trượt lam viêc tôt nhờ khả năng giam chân cua ̉ ̣ ̣ ̣ ̀ ̣ ́ ̉ ́ ̉ ̀ ̀ mang dâu; + Trong cơ câu có vân tôc thâp, không quan trong, rẻ tiên. ́ ̣ ́ ́ ̣ ̀ 2. Ma sát và bôi trơn ổ trượt 2.1 Các dạng ma sát trong ổ trượt Ma sát trong ổ trượt là dạng ma sát trượt. Tuỳ theo cách bôi trơn ổ, người ta còn phân chia ra các kiểu ma sát : khô, nửa khô, nửa ướt, ướt. a. Ma sát khô Là ma sát giữa các bề mặt tuyệt đối sạch trục tiếp xúc với nhau, chỉ xảy ra trong điều kiện phòng thí nghiệm hay trong môi trường tẩy rửa, hoặc làm việc trong môi trường nhiệt độ quá cao, các chất hấp phụ bị bốc hơi, hoặc trên bề mặt tiếp xúc có các hạt mài. Hệ số ma sát rất lớn f = 0,4 ÷ 1 b. Ma sát nửa khô Xảy ra khi các bề mặt làm việc không được bôi trơn nhưng trên các bề mặt đó bao giờ cũng có những màng mỏng khí hơi ẩm và mỡ, hấp thụ từ môi trường xung quanh. Tuy các màng hấp thụ rất mỏng ( cỡ nanomet ), nhưng có tác dụng làm giảm ma sát rất nhiều. Hệ số ma sát nửa khô vào khoảng f = 0,1 ÷ 0,3 Khi ma sát khô hoặc nửa khô, các bề mặt làm việc bị mòn nhanh. Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 10
  11. Bải giảng Chi tiết máy c. Ma sát nửa ướt (ma sát tới hạn ) Xảy ra khi ổ được bôi trơn nhưng lớp bôi trơn không đủ ngập các nhấp nhô bề mặt, các đỉnh nhấp nhô vẫn tiếp xúc với nhau. Hệ số ma sát nửa ướt phụ thuộc chất lượng dầu bôi trơn, vật liệu bề mặt ngõng trục và lót ổ, độ bóng bề mặt … Đối với những vật liệu giảm ma sát thường dùng, hệ số ma sát f = 0, 01 ÷ 0, 09 d. Ma sát ướt Sinh ra khi bề mặt ngõng trục và lót ổ được ngăn cách bởi lớp bôi trơn, có chiều dày lớn hơn tổng số độ nhấp nhô bề mặt ngõng trục và lót ổ : k > R z1 + R z 2 Nhờ có lớp dầu ngăn cách, ngõng trục và lót ổ không trực tiếp tiếp xúc với nhau, do đó không bị mài mòn. Ma sát trong ổ là nội ma sát giữa các lớp dầu. Hệ số ma sát rất nhỏ : f = 0,001 ÷ 0,008 . Để thực hiện chế độ bội trơn ma sát ướt có thể dùng các phương pháp - Bôi trơn thủy tĩnh: bơm dầu có áp suất cao vào ổ tạo ra áp lực nâng ngõng trục. Phương pháp này không yêu cầu về tốc độ làm việc của ổ nhưng cần phải có thiết bị nén và dẫn dầu. - Bôi trơn thủy động: tạo những điều kiện nhất định để dầu theo ngõng trục vào khe hở, gây áp suất thủy động cân bằng với tải trọng ngoài. Phương pháp thủy động được dùng nhiều hơn. 2.2 Nguyên lý bôi trơn thủy động Giả sử có hai tấm phẳng 1 và 2 nghiêng với nhau một góc α chuyển động tương đối với vận tốc v. Kích thước các tấm theo phương vuông góc với hình vẽ được coi như lớn vô cùng. Lớp bôi trơn nằm giữa hai tấm có độ nhớt động lực là µ . Khi tấm 1  chuyển động so với tấm 2 ( v có chiều như hình 8.8 ). lớp dầu dính vào bề mặt tấm 1 bị kéo theo và nhờ có độ nhớt các lớp dầu ở phía dưới cùng chuyển động theo. Dầu bị dồn vào phần Hình  8.8 Nguyeân  lyù  boâi trôn    thuûy ñoäng hẹp của khe hở và bị nén lại, tạo nên áp suất dư cân bằng tải trọng ngoài. Lúc này chuyển động được thực hiện trong chế độ ma sát ướt và áp suất thủy động được hình thành trong khe hở hình nêm (gọi là chêm dầu ). Áp suất này thay đổi theo phương trình Reynolds : db h − hmax = 6.µ .v dx h3 Trong đó, h,hmax : trị số khoảng hở ứng với áp suất p và pmax ; µ : độ nhớt động lực của dầu. Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 11
  12. Bải giảng Chi tiết máy Đồ thị biến thiên của áp suất thủy động trong chêm dầu được biểu diễn trên hình 8.8. Như vậy, điều kiện để hình thành chế độ ma sát ướt bằng phương pháp thủy động là : + Giữa hai mặt trượt có khe hở hình nêm + Dầu phải có độ nhớt nhất định và liên tục đẩy vào khe hở. + Vận tốc tương đối giữa hai mặt trượt phải có phương, chiều thích hợp, trị số đủ lớn để đảm bảo khả năng áp suất sinh ra trong lớp dầu cân bằng với tải trọng ngoài. Đối với ổ trượt đỡ, khe hở hình nêm được hình thành tự nhiên nhờ đường kính ngõng trục nhỏ hơn đường Hình   8.9 Boâi trôn  a   m saùt öôùt  trong   oå tröôït kính lót ổ và tâm ngõng trục nằm lệch so với tâm ổ khi trục quay 2.3 Khả năng tải của ổ trượt đỡ Dựa vào phương trình Reynolds viết trong hệ trục tọa độ độc cực và điều kiện cân bằng của ngõng trục dưới tác dụng của tải trọng và áp lực do áp suất dư trong dầu gây nên ta xác định được công thức tính khả năng tải của ổ như sau : 1.07.10 −10.µ .n.l.d .φ R= ϕ2 Trong đó : R: khả năng tải (hướng tâm ) của ổ (N) n: Tốc độ vòng của ngõng trục (vòng/phút ) l,d : Chiều dài lót ổ, đuờng kính ngõng trục (mm) φ : Hệ số khả năng tải của ổ ( phụ thuộc vào kết cấu ổ xác định bằng tra bảng ) ϕ : Độ hở tương đối của ổ. Dựa vào vông thức trên, ta thấy rằng không cần tăng kích thước của ổ và thay đổi vật liệu, có thể tăng khả năng tải của ổ lên rất nhiều bằng cách tăng độ nhớt của dầu hoặc giảm khe hở của ổ. Tuy nhiên, các biện pháp này cũng sẽ làm tăng thêm ma sát và nhiệt trong ổ. 3. Vật liệu bôi trơn Có 3 loại : dầu, mỡ, chất, rắn. 31. Dầu Là vật liệu bôi trơn chủ yếu, có 3 loại: Dầu khoáng, dầu động vật, dầu thực vật. Thường sử dụng dầu khoáng pha thêm dầu động vật hoặc thực vật. Dầu bôi trơn có hai tính năng quan trọng: Độ nhớt và độ nhờn. Độ nhớt sẽ giảm nhiều khi nhiệt độ tăng và ngược lại. 3.2 Mỡ Là hỗn hợp của dầu khoáng và chất làm đặc. Mỡ bôi trơn chủ yếu dùng để giảm ma sát, chống ăn mòn và có tác dụng che kín. Lưu ý :Ma sát tĩnh của mỡ tương đối lớn, không nên dùng mỡ ở chổ cần thoát nhiệt bằng chất bôi trơn. Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 12
  13. Bải giảng Chi tiết máy 3.3 Chất rắn Chủ yếu là Grafit côlôit và bisunfia môlip đen. Grafit côlôit lấp đầy các nhấpnhô bề mặt và có khả năng thấm dầu tốt. Bisunfua môlip đen có khả năng tạo lên trên bề mặt ma sát một màng vững chắc, chịu được áp suất cao, chống rỉ do tiếp xúc. * Lưu ý : Chỉ có dầu bôi trơn mới có khả năng tạo ra ma sát ướt. 4. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán Trong ổ trượt có thể xảy ra các dạng hỏng sau : + Mòn : Khi không hình thành được chế độ ma sát ướt , mòn xảy ra nhanh khi trong dầu có lẫn các hạt mài mòn. + Dính : Xảy ra khi áp suất và nhiệt độ cục bộ trong ổ quá lớn, lớp dầu bôi trơn không hình thành được khiến ngõng trục và lót ổ tiếp xúc nhau. + Mỏi rỗ : Xảy ra khi lót ổ chịu tải trọng mạch động lớn. + Biến dạng nhiệt : Xảy ra khi ổ có khe hở nhỏ, có thể gây kẹt ngõng trục và làm hỏng ổ. Hợp lý nhất là ta tính toán đảm bảo chế độ ma sát ướt. Nếu không đảm bảo được chế độ ma sát ướt cần tính ổ trượt theo quy ước (Tính về mòn ). 5. Tính toán ổ trượt 5.1 Tính quy ước ổ trượt (tính về mòn) Có hai nội dung tính :Tính theo [p] và tính theo [pv] a. Tính theo áp suất cho phép [p] R _ Tính quy ước áp suất trong ổ trượt theo công thức sau : p = d .l Trong đó : R(N) : Tải trọng hướng tâm. d,l (mm) : Đường kính, chiều dài lót ổ. R _ Điều kiện về áp suất cho phép là : p = ≤ [ p] d .l [p] (N/mm2 ) : Áp suất cho phép, tra bảng theo vật liệu lót ổ. l _ Đặt ξ = thường chọn ξ = (0,5 ÷ 1,5) ⇒ l = d .ξ thay vào điều kiện trên rồi biến d R đổi ta có công thức tính đường kính ổ : d ≥ (mm) ξ .[ p ] b. Tính theo tích giữa áp suất và vận tốc trượt [pv] _ Tích [p.v] đặc trưng cho sự sinh nhiệt và mài mòn trong ổ : _ Điều kiện : p.v ≤ [ p.v] R π .d .n ⇒ . ≤ [ p.v ] d .l 60.1000 R.n ⇒ ≤ [ p.v ] 60.1000  N m Với, [p.v]  2 .  Phụ thuộc vào vật liệu làm lót ổ (tra bảng).  mm s  5.2 Tính ổ trượt bôi trơn ma sát _ Điều kiện tính : hmin ≥ k ( R z1 + R z 2 ) Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 13
  14. Bải giảng Chi tiết máy hmin : Chiều dày lót nhỏ nhất của lớp dầu trong ổ k : Hệ số xét đến ảnh hưởng của sai số chế tạo, lắp ghép và biến dạng của trục (k=2) Rz1,Rz2 : Độ cao trung bình các nhấp nhô bề mặt của ngõng trục và lót ổ. _ Với R, d , n đã biết, sau khi chọn l, φ , µ , v tính hmin và kiểm nghiệm điều kiện trên. 5.3 Tính nhiệt ổ trượt _ Nguyên lý cân bằng nhiệt : W=W1+W2 Với, W :Nhiệt lượng sinh ra trong một giây. W1,W2 : Nhiệt lượng thoát ra theo dầu và qua thân ổ trục, qua môi trường xung quanh trong một giây. R.v. f W = (kW) 1000 W1 = C.γ .Q.∆t (kW) Trong đó : C ( kj/kg0c ) : Nhiệt dung riêng của dầu. γ ( kg/m3 ) : Khối lượng riêng của dầu. Q (kg/m3 ) : Lưu lượng của dầu. ∆t = tvào-tra W2 = k .π .d .l.∆t (kW) Trong đó : K( kW/m0c ) : Hệ số tỏa nhiệt. d,l (mm) : Đường kính và chiều dài ổ. R.v. f ∆t = 1000(C.λ.Q + k .d .l.π ) tvào : Nhiệt độ cửa vào tvào=t- ∆t / 2 t : Nhiệt độ giả thiết ban đầu khi chọn dầu bôi trơn. Sau khi xác định tvào, so sánh tvào với thực tế, nếu chênh lệch nhiều phải tính lại. Chương 8. Ổ lăn - Ổ trượt 14
Đồng bộ tài khoản