Đề tài Nghiên cứu đặc trưng kết cấu lắp ráp, tính toán và bôi trơn ổ lăn

của con lăn và vòng ổ với lực F có hệ sau thức : d = c FX Trong đó c – hệ số tỷ lệ i phụ thuộc vào bàn kính cong của điểm tiếp xúc và mômen đàn hồi của vật liệu. Số mũ x = 2/3 đối với ổ bi (tiếp xúc ban đầu theo điểm ) và x= 1 đối với ổ đũa (tiếp xúc ban đầu theo đường ). Do đó ta có hệ thức sau : FMAX = và F i = = FMAX (cos ji)1/X (2) Thay các giá trị của Fi vào hệ thức trên ta có công thức tính FMAX trong ổ bi : FMAX = (3) đối với các ổ có số bi Z ; tỷ số : = 4, 37 Do đó có thể viết F MAX = 4, 37 đường cong (I) theo trên hình trên biểu thị sự phân bố lực theo hệ thức : Fi = FMAX(cos ji)1/X) đối với những ổ không có khe hở, khi ổ có khe hở tải trọng sẽ tập trung vào con lăn gần đường tác dụng của lực F r số con lăn chịu lực nằm trên cung nhỏ hơn 1800 và lực FMAX lớn hơn so với tính toán. Đường cong (II) biểu thị sự phân bố đối với ổ có khe hở vì vậy đối với ổ có khe hở người ta lấy : FMAX = 5. ; Fi = 5Fr cos (4) Đối với ổ đũa trục đỡ FMAX = (5) Trong đó : Fa : lực dọc trục tác dụng lên ổ Z: số bi 0, 8 : Hệ số xét đến sự phân bố lực không đều giữa các bi do chế tạo thiếu chính xác. Kết luận : Qua phân tích và tính toán trên đây ta thấy rằng sự phân bố lực giữa các con lăn phụ thuộc nhiều vào độ chính xác chế tạo và vị trí.Vì vậy trong chế tạo ổ lăn yêu cầu về độ chính xác chế tạo rất cao. Trong ổ đỡ và ổ đỡ chặn khe hở càng lớn số con lăn tham gia chịu tải càng ít ; lực phân bố không đều do đó làm tăng quá trình mài mòn trong quá trình làm việc. (2) ứng suất tiếp xúc ổ lăn. ứng suất tiếp xúc sinh ra trong vùng tiếp xúc giữa con lăn với vòng trong và vòng ngoài ổ.Tính toán cho rằng ứng suất tiếp xúc với vòng trong lớn hơn ứng xuất tiếp xúc với vòng ngoài.Vì nếu xét trong mặt cắt như (hình trên), trong trường hợp đầu con lăn tiếp xúc với vật thể lồi (vòng trong) diện tích tiếp xúc nhỏ hơn so với con lăn tiếp xúc với vật lõm (vòng ngoài) Riêng đối với lòng cầu hai dãy ứng suất tiếp xúc giữa con lăn với vòng ngoài lớn hơn. Trong ổ bi vòng trong ổ và bi tiếp xúc ban đầu theo điểm ứng suất cực đại dH tính theo công thức sau : dH = a3 Trong đó : a : hệ số hình dạng vật liệu tiếp xúc r : bán kính cong tương đương E : môđun đàn hồi Fn : lực tác dụng theo phương pháp tuyến Trong ổ đũa ; đũa và vòng trong tiếp xúc ban đầu theo đường ứng suất tiếp xúc dH ban đầu theo công thức sau : dH= 0, 418. Khi làm việc với ổ mỗi điểm trên bề mặt tiếp xúc giữa vòng ổ và con lăn chịu ứng suất tiếp xúc thay đổi theo chu kỳ mạch động dãn đoạn. Khi đó chu kỳ thay đổi ứng suất khá lớn con lăn và vòng trong ổ có thể bị hỏng do mỏi mệt bề mặt làm việc. Như đã nói ở trên ứng suất tiếp xúc giữa con lăn và vòng trong có trị số lớn nhất tại những điểm tiếp xúc trên vòng trong. Khi vòng trong quay cứ sau một vòng quay mỗi điểm trên vòng chịu một lần ứng suất lớn nhất. Nếu vòng trong đứng yên vòng ngoài quay thì cứ mỗi con lăn qua điểm này vòng trong lại chịu một lần ứng suất lớn nhất nghĩa là trong trường hợp này số chu kỳ ứng suất lớn nhất và mỗi điểm tiếp xúc của vòng trong phải chịu sẽ tăng lên nhiều. (II) động học và động lực học ổ lăn (1) động học ổ lăn: Theo quan điểm động học có thể coi ổ lăn như một cơ cấu hành tinh. Vận tốc của các phân tử trong ổ lăn có thể xác định theo nguyên tắc vilis (nguyên tắc dừng cần trong cơ cấu hành tinh) và trong ổ lăn coi vòng cách là cầu, vòng ngoài và vòng trong có chức năng các bánh trung tâm, các con lăn thực hiện các bánh hành tinh. Xét trường hợp ổ bi đỡ trên hình sau : vòng trong có tần số quay là n1 vg/ph.Còn vòng 3 nằm yên ta có : (6) Trong đó dm = 0, 5 (d3 + d1) (đường kính vòng tròn qua tâm bi) Dw : Đường kính bi. d3; d1 : Đường kính các vòng tròn tiếp xúc giữa bi với vòng ngoài và vòng trong. nc : Tần số vòng quay của vòng cách (vg/ph) do đó ta tìm được : nc = 0, 5. n1. (7) Xét sơ đồ (hình 2.17) với chú ý vận tốc vòng của vòng cách là : Vc = 0, 5.V1 = w1 d1/4 Trong đó : w1 = p n1/4 – Vận tốc góc của vòng trong : d1 = dm – Dw Vận tốc của vòng cách : w = 2 Vc /dm Tần số quay : n b (vg/ph) của bi quay quanh trục (trong chuyển động tương đối với vòng cách). n b = 0, 5. n 1 (8) trường hợp vòng ngoài quay với tần số n3(vg/ph) ; vòng trong đứng yên vậy tần số quay của vòng cách được tinh như sau: n c = 0, 5 n3 (9) Từ đó ta có những kết luận sau: - các hệ thức trên cho ta thấy khi vòng trong quay hoặc vòng ngoài quay vòng cách sẽ quay cùng chiều. Tần số quay của vòng cách phụ thuộc vào đường kính Dw của bi (chẳng hạn như trường hợp vòng trong quay đường kính bi càng lớn thì thì vòng cách quay càng chậm) - vì vậy nếu ổ có các viên bi to nhỏ khác nhau thì : bi nhỏ có su hướng đẩy vòng cách đi nhanh hơn trong khi các bi lớn muốn dữ các vòng cách quay chậm lại do đó giữa bi và vòng cách có thể sinh ra áp suất và ma sát lớn làm cho mòn vòng cách. - ổ lăn nên được chế tạo với khoảng dung sai cho phép. Nếu dung sai cho phép càng rộng độ chính xác càng thấp thì độ mòn xảy ra càng nhiều. (2) động lực học ổ lăn Khi ổ lăn quay mỗi con lăn bị ép vào vòng ngoài bởi lực li tâm như hình sau : Flt = (10) Trong đó : m : khối lượng con lăn wc : vận tốc góc của vòng cách dm : đường kính vòng tròn qua tâm con lăn nhưng đã nêu : ứng suất tiếp xúc của các vòng trong lớn hơn so với vòng ngoài (trừ ổ lòng cầu hai dãy) cho nên tính toán độ bền và tuổi thọ của ổ lăn ta chú ý đến vòng trong và bỏ qua ảnh hưởng của lực ly tâm. Tuy nhiên điều này chỉ dùng khi ổ làm việc với vận tốc góc được giới hạn trong phạm vi nhầt định được cho trong tài liệu về ổ lăn Đối với ổ làm việc với vận tốc góc cao ảnh hưởng của lực ly tâm tăng lên. Đặc biệt lực ly tâm rất có hại đối với ổ bi chặn điều này làm cho bi bị kẹt và tăng mài mòn cho vòng cách. Ngoài ra lực ly tâm đối với ổ chặn bi côn chịu lực tác dụng của mômen con quay (do phương trục quay thay đổi trong không gian (hình 2.18b) Mq = I. wb. wc (11) I : mômen quán tính cảu bi đối với trục của bi wb, wc: vận tốc góc của bi (quay quanh trục bi)và vận tốc góc của vòng cách Vận tốc : wb, wc càng lớn thì Mq càng lớn Dưới tác dụng của mô men con quay bi có thể bị quay theo phương vuông góc với phương lăn (phương của rãnh lăn). Bi bị quay do đó Mq sẽ gây thêm mất mát công suất và mòn. Trong ổ đỡ phương của trục quay của bi hoặc đũa không thay đổi do không có tác dụng của mômen con quay. Trong ổ đỡ chặn mômen con quay có trị số bằng : Mq = I. wb. wc sin a (12) Trong đó a : góc tiếp xúc Như vậy các nhân tố động lực học có ảnh hưởng xấu đến ổ chặn. Bởi vậy số vòng quay trong một phút của ổ khá nhỏ so với ổ đỡ và ổ chặn. Khi cần làm việc với tần số cao nên dùng ổ đỡ chặn thay cho ổ chặn (III) tính toán ổ lăn Để dễ ràng trong việc chon ổ lăn có thể dựa theo các gợi ý sau : (1) : khi Fa/ F r < 0, 3 ưu tiên dùng ổ bi đỡ một dãy để có kết cấu đơn giản ; gia thành hạ nhất nếu không có yêu cầu đặc biệ về độ cứng, tự lựa và không yêu cầu cố định chính xác vị chí các trục theo phương dọc trục. Trường hợp cần nâng cao độ cứng của ổ nên dùng ổ đỡ trụ ngắn đỡ mặc dù lúc này kết cấu gối đỡ phức tạp hơn do phải cố định một trong các vòng theo phương dọc trục. Tuy nhiên cần lưu ý rằng ngay cả khi lực dọc trục Fa khá nhỏ so với lực hướng tâm Fr nhưng do yêu cầu cao về độ cứng vững của ổ (ví dụ ổ đỡ trục vít bánh vít, bánh răng côn) vẫn nên dùng ổ đũa côn vì ổ đũa côn có độ cứng cao đảm bảo cố định chính xác vị chí trục và vị trí quay (bánh răng côn ; trục vít) theo phương dọc trục nhưng giá thành của ổ tương đối đắt so với các ổ khác. (2) : khi Fa/ F r> 0, 3 dùng ổ đỡ chặn : ổ bi đỡ chặn và ổ đũa côn. Lúc này yêu cầu cao về độ cứng và cố định chính xác vị chí của trục theo phương dọc trục ( Fa/Fr>1, 5) (3) :Việc chon ổ liên quan chặt chẽ đối với việc cố định các vòng ổ theo phương dọc trục. Đó là vì các gối trục thường tồn tại các va chạm dọc trục ngẫu nhiên. Bên cạnh tải trọng dọc trục F a bản thân trục cần di động dọc theo trục (do bù lại các sai số của bánh răng ; do biến dạng nhiệt của trục...) Hiện nay để tính toán ổ lăn dựa theo hai tiêu chuẩn : + Các ổ lăn làm việc với vận tốc thấp (hoặc đứng yên) được tính theo khả năng tải tĩnh. + Các ổ làm việc với vậm tốc cao hoặc tương đối cao được tính theo độ bền lâu còn gọi là tính theo khả năng tải động. (1) Chọn ổ theo khả năng tải động Chọn kích thứơc ổ theo khả năng tải động Cd được tiến hành đối với các ổ có vòng quay n > = 10 (vg/ph) khi n = 1...10vg/ph lấy n =10 vg/ph để tính. Khả năng tải động được tính theo công thức : Cd = Q. (13) Trong đó : Q – Tải trong quy ước KN L _ Tuổi thọ tính bằng triệu vòng m _ Bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn m = 3 : đối với ổ bi ; m = 10/3: đối với ổ đũa Gọi Lh là tuổi thọ của ổ tính bằng giờ thì : L h = 106/(60n) Trị số nên dùng của của Lh đối với ổ lăn của các loại máy và thiết bị khác được cho trong bảng sau : Máy thiết bị và điều kiện sử dụng Lh (giờ) Các máy sử dụng trong khoảng thời gian ngắn hoặc không liên tục : Máy kéo, cần trục, máy xây dựng và lắp thiết bị sinh hoạt (3...8) 103 Như trên nhưng đối với độ tin cậy cao : máy nâng tầng kiện; ôtô. Máy liên hợp, máy nông nghiệp (8...12)103 Máy làm việc một ca, không dùng hết tải trọng động động cơ điện Tiêu chuẩn, hộp giảm tốc động cơ máy bay. (10...25)103 Như trên nhưng làm việc hết tải : máy cắt kim loại. máy gia công gỗ, máy in máy dệt, máy quạyt gió, cần trục gầu ngoạm. (20...30)103 Máy làm việc 3 ca : truyền dẫn thiết bị cán máy nén khí thang giếng các thiết bị năng lượng công suất trung bình ; đầu máy xe lửa. (4...50)103 Máy cán ống ; lò quay, truyền dẫn thiết bị tàu thủy, thang máy liên tục. (60...100)103 Các máy liên hợp quan trọng nhất được sử dụng hết ngày đêm : các máy điện lớn, các thiết bị năng lượng, cac máy và thiết bị xeo giấy, các thiết bị xenlulốit, máy bơm giếng nhỏ và máy quạ t gió, ổ trục chính của động cơ tàu thủy. ~105 (a) Xác định tải trọng quy ước: Tải trọng động quy ước Q được xác định theo công thức sau, đối với ổ bi đỡ, ổ bi đỡ – chặn và đũa côn : Q = (XVFr + Y Fa) Kt Kđ (14) Đối với ổ bi chặn -đỡ và ổ đũa chặn -đỡ : Q = (XFr + Y Fa) Kt Kđ (15) Đối với ổ chặn : Q = VFr. Kt Kđ (16) Trong đó : Fr, F a - Là tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục V - Hệ số kể đến vòng nào quay, khi vòng trong quay V = 1 ; khi vòng ngoài quay V = 1, 2 Kt : Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ Kt = 1 khi q = 1050, Kt = (108 + 0, 4q)/ 150 khi q = 105...2500C Kđ : Hệ số kể đến đặc tính tải trọng trị số của Kđ được cho trong bảng sau : Đặc tính tải trọng tác dụng lên ổ Kđ Tải trọng tĩnh, không va đập, : hộp giảm tốc công suất nhỏ con lăn của băng tải. 1 Va đập nhẹ tải ngắn hạn và tới 25% so với trải trọng tính toán : máy cắt kim loại (trừ máy bào và máy xọc). 1...1, 2 Va đập mạnh và dung động quá tải ngắn hạn và tới 200% so với trỉ trong tính toán : quạt gió cỡ lớn, trục cán của máy cán cỡ vừa máy nghiền quặng, nghiền đá. 1, 8...2, 5 Và đập mạnh quá tải ngắn hạn tới 300 so với tả trọng tính toán : máy rèn, máy cán thô, dàn cưa gỗ. 2, 5...3 X : Hệ số tải trọng hướng tâm Y : Hệ số tải trọng dọc trục Trị số X, Y đối với các loại ổ được cho trong bảng sau trong đó i – số dãy con lăn ; C0 – tải trọng tĩnh phụ thuộc vào ổ và kích thước ổ : trị số các hệ số tải trọng X, Y với hệ số thực nghiêm e Góc tiếp xúc a0 iFa/Co ổ lăn một dãy ô lăn hai dãy E Fa/ VFr Ê e Fa/ VFr > e Fa/ VFr Ê e Fa/ VFr > e X Y X Y X Y X Y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 ổ bi đỡ một dãy 0, 014 0, 28 0, 056 0, 084 0, 11 0, 17 0, 28 0, 42 1 0 0, 56 2, 03 1, 99 1, 71 1, 55 1, 45 1, 31 1, 15 1, 04 1 0 0, 56 2, 3 1, 99 1, 71 1, 55 1, 45 1, 31 1, 15 1, 04 0, 19 0, 22 0, 26 0, 28 0, 3 0, 4 0, 38 0, 42 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 18, 19, 20 24, 25, 26 30 35, 36 40 ổ bi đỡ chặn 0, 0014 0, 28 0, 057 0, 085 0, 11 0, 17 0, 29 0, 43 0, 57 - - - - - 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0, 45 0, 43 0, 41 0, 39 0, 37 0, 35 1, 81 1, 62 1, 46 1, 34 1, 22 1, 13 1, 04 1, 01 1, 00 1, 00 0, 87 0, 76 0, 66 0, 57 1 1 1 1 1 1 2, 08 1, 84 1, 69 1, 52 1, 39 1, 30 1, 20 1, 16 1, 16 1, 09 0, 92 0, 78 0, 66 0, 55 0, 74 0, 70 0, 67 0, 63 0, 60 0, 57 2, 94 2, 63 2, 37 2, 18 1, 98 1, 84 1, 19 1, 64 1, 62 1, 63 1, 41 1, 24 1, 07 0, 93 0, 30 0, 34 0, 37 0, 41 0, 45 0, 48 0, 52 0, 54 0, 54 0, 57 0, 68 0, 80 0, 95 1, 14 ổ bi đỡ lòng cầu 1 0, 42. cotga 0, 65 0, 65 Cotga 1, 5tga ổ bi chăn đỡ 0, 66 0, 92 1, 66 1 1 1 1, 18 1, 90 3, 89 0, 59 0, 54 5, 52 0, 66 0, 92 1, 66 1 1 1 1, 25 2, 17 4, 67 ổ đũa đỡ – chặn (đũa côn) 1 0 0, 4 0, 4cotga 1 0, 45. cotga 0, 67 0, 67 Cotga 1, 5tga ổ đũa chặn - Đỡ Tga 1 1, 5tga 0, 67 tga 1 1, 5tga Xác định các hệ số X, Y Để tra được X và Y trong bảng trên trước hết cần xác định được e. Đối với các ổ hệ số chỉ phụ thuộc loại ổ riêng với ổ bi đỡ một dãy và ổ đỡ chặn với góc tiếp xúc a = 120 ; e còn phụ thuộc vào chỉ số iFa /C0. Do đó hai ổ này cần dựa vào đường kính ngõng trục và loại ổ được chọn để tra khả năng tải tĩnh C0 của ổ rồi tính được tỷ số iFa /C0 và dựa vào tỷ số này để tra giá trị của e trong bảng trên sau đo tính được iFa /C0 và so sánh e để tính được X, Y Xác định lực dọc trục Fa : Khi xác định Q đối với ổ đỡ lực dọc trục Fa là tổng lực dọc trục ngoài do các chi tiết quay (bánh răng trụ ;răng nghiêng ;bánh răng côn ;trục vít ;bánh vít) truyền đến ổ.Đối với ổ đỡ- chặn bên cạnh lực dọc trục ngoài này trong ổ còn xuất hiện lực dọc trục FS do lực hướng tâm Fr tác dụng ổ sinh ra : Đối với ổ đũa côn FS = 0, 83 e Fr (17) Với e = 1, 5 tg a Đối với ổ bi đỡ - chặn : FS = e.Fr (18) Trong đó : e – Hệ số tra trong bảng trên phụ thuộc và iFa/C0 có thể xác định e đối với ổ đỡ chặn phụ thuộc F r/CO theo công thức : -Khi a = 12 ; lge = [lg(Fr/CO) – 1, 144] / 4, 73 (19) -Khi a = 15 ; lge = [lg(Fr/ CO) -1, 776] /7, 376 (20) Gọi Fat là tổng lực dọc trục ngoài từ các chi tiết quay (bánh răng ; trục vít ; bánh vít) tác dụng lên trục và từ trục truyền đến ổ. Chiều của lực Fat là chiều lực dọc Fai có giá trị lớn hơn.Quy ước Fat > 0 khi chiều của Fat hướng từ trái sang phải ; ngược lại : Fat < 0. Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ được tính theo công thức như sau : Một cách tổng quát ta có công thức sau : ồFai = Fsi ± Fat (21) Trong đó :- Fai : Là tổng lực tác dụng vào ổ i và j là ổ bên kia Lấy dấu Å khi Fat cùng chiều với Fsi ;và ngược lại lấy dấu (-) Nếu ồFao(1) Ê Fso(1) lấy Fao(1) = Fso(1) (22) Nếu ồFao(1) > Fso(1) lấy Fao(1) = Fso(1) (23) Sau khi tính được Fao và Fai theo công thức (23.a, b) ta sẽ tính được tải trọng động quy ước QO và Q1 : QO = (X V Fr o + Y Fai) Kt Kd (23.a) Q1 = (X V Fr1 + Y Fa1) Kt Kd (23.b) Trong đó Fr o ; Fr1 là phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ 0 và 1 được xác định khi tính trục với điểm đặt giữa chiều rộng ổ. VD : Công thức tính tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ Tuy nhiên để tính điểm đặt lực của ổ đỡ chặn theo sơ đồ trên điểm đặt của phản lực hướng tâm sẽ thay đổi. Vì vậy trường hợp cần xác định là Fr1 đối với ổ đỡ –chặn tùy theo sơ đồ bố trí ở điểm đặt của phản lực hướng tâm Fr được xác định bằng khoảng k tính từ mặt nút vòng ngoài của ổ sẽ là : ổ đỡ chặn một dãy: k = 0, 5 [B + (d +D)tga] ổ bi đỡ –chặn 2 dãy : k = 0, 5 [3B /2 + (d +D)tga] ổ bi đũa côn một dãy : k = T/2 + (d+D) e/3 ổ bi đũa côn hai dãy : k = 3T/4 + (d+D) e/3 Trong đó B ; T ; d ; D – xem bảng P2.12 phụ lục ; e = 1, 5tga Trường hợp tải trọng thay đổi : Tải trọng động tương đương QE được xác định theo công thức : QE = (24) Trong đó : Qi : tải trọng hượng hướng tâm tính theo công thức ở trên ứng với từng loại ổ. Li : Thời hạn tính bằng triệu vòng quay. Khi chịu tải trọng Qi : Li = 60 n Lhi /10 (25) Với : Lhi – thời hạn ;giờ khi chịu tải trọng Qi m=3 đối với ổ bi và bằng 10/3 đối với ổ đũa. Xác định tuổi thọ tương đối của ổ tính bằng giờ theo công thức : Lh E = KH E Lh ồ (26) Với Lhồ = ồti – tổng số giờ làm việc của ổ ; KHE : hệ số chế độ tải trọng. (b) Chọn ổ theo tiêu chuẩn : Vì tải trọng tác dụng lên các ổ trên hai gối đỡ nói chung là khác nhau nên Q0 và Q1 tính theo công thức trên cũng là khác nhau. Để dễ chế tạo gối đỡ ; đảm bảo độ đồng tâm của trục đồng thời để thuận tiện khi lắp ; kích thước hai ổ cùng loại ở hai gối đỡ nên chọn bằng nhau. Do đó để xác định khả năng tải động Cd theo công thức (13) nên so sánh Q0 và Q1 để lấy giá trị lớn hơn để tính. Trường hợp do yêu cầu kết cấu đối với mỗi gối đỡ phải dùng một loại ổ khác hoặc dùng ổ kép thì tiến hành tính Cd và chọn kích thước theo từng gối đỡ.Chẳng hạn để cố định một đầu trục và cho phép trục kia di động về cả hai phía trên một gối đỡ lắp hai ổ đỡ chặn còn trên gối đỡ kia lắp ổ tùy động. Trong trường hợp này tải trọng quy ước đối với ổ tùy động được tính theo công thức (11.6) còn tải trọng quy ước đối với một ổ đỡ - chặn sẽ là : Q = (0, 5 X V Fr + Y Fa) kt kd (27) Trong đó X : Y được tra trong bảng trên. Fa : Tổng lực dọc trục tác dụng vào ổ đỡ – chặn Với ổ bi đỡ - chặn : Fa = 0, 5 Fr e + Fat (27.a) Với ổ đũa côn : Fa = 0, 5. 0, 83 Fr e + Fat (27 b) Sau khi tính được Cd theo công thức (13) dựa vào Cd và đường kính ngõng trục để suy ra kích thước ổ. ổ được chọn phải thỏa mãn điều kiện : C ³ Cd d = dngõng trục (28) Trong đó : C – Khả năng tải động của ổ tiêu chuẩn cho trong bảng tiêu chuẩn ổ lăn. Nếu điều kiện (11.16) không được thực hiện có nghĩa là đường kính trong của ổ bằng đường kính ngõng trục nhưng Cd > C lúc này có thể giải quyết theo mấy cách sau : Chọn ổ có C lớn hơn muốn vậy hãy : - Tăng cỡ ổ chẳng hạn từ cỡ nhẹ lên cỡ trung hoặc trung rộng (cùng đường kính trong d ;nếu đường kính ngoài và chiều rộng B tăng sẽ tăng C) - Tăng đường kính ngõng trục (và tương ứng thay đổi đường kính của đoạn trục khác) nếu kết cấu cho phép (ví dụ không làm cho bánh răng của đoạn trục khác chạm vào trục đặt trên ổ đang tính) - Dùng hai ổ trên một gôí đỡ để tính.Biện pháp này thường được sử dụng đối với ổ đỡ nhằn tăng khả năng chịu tải trọng hướng tâm. - Tăng số dãy con lăn đối với ổ đỡ chặn đường ở hai dãy với tỷ số Fa/vFr Ê e có thể làm tăng khả năng đối với tải động so với ổ đỡ chănj một dãy. - Dùng ổ khác có tính tương đương nhưng khả năng tải lớn hơn. (2) chọn ổ theo khả năng tải tĩnh Đối với ổ lăn không quay hoặc làm việc với số vòng quay n < 1v/ph tiến hành chọn ổ theo khả năng tải tĩnh nhằm đề phòng biến dạng dư theo điều kiện : Qt Ê C0 (29) Trong đó C0 khả năng tải tĩnh cho các bảng tiêu chuẩn ổ lăn phụ thuộc vào loại ổ và cỡ ổ KN ; Qt : tải trọng tĩnh quy ước được xác định như sau : Đối với ổ bi đỡ – ổ bi đỡ chặn ; ổ đũa đỡ và ổ đũa côn ; Q 0 là trị số lớn hơn trong 2 giá trị : Q0 tính theo (30) và (31) : Q t = X0 Fr+ Ă0 Fa (30) Q t = Fr (khi a =0) (31) ổ chặn và chọn đỡ Qt = Fa + 2, 3 Fr tg a (30 a) Qt = Fa (khi a =90) (31b) Trong đó X 0 ; Ă0 - hệ số tải trọng hướng tâm và hệ số tải trọng dọc trục được cho trong bảng sau : Loại ổ Một dãy Hai dãy X O Y O X O Y O ổ bi đỡ ổ bi đỡ lòng cầu ổ bi đỡ chặn với a = 12 0 a = 26 0 a = 36 0 ổ đũa côn 0, 6 0, 5 0, 5 0, 5 0, 5 0, 5 0, 5 0, 22cotga 0, 47 0, 37 0, 28 0, 22cotga 0, 6 1, 0 1, 0 1, 0 1, 0 1, 0 0, 5 0, 44.cotga 0, 94 0, 74 0, 56 0, 44.cotga (3) Cách tính và chọn ổ lăn - Trong thực tế thiết kế ổ lăn thường là tính toán để chọn loại ;kiểu và cỡ kích thước ổ cần thiết kế. - trong số các ổ lăn được thiết kế theo tiêu chuẩn. - Nếu số vòng quay của ổ n Ê 1v/ ph ; ổ được chọn theo khả năng tải tĩnh theo điều kiện : Qt Ê C0 (32) - Nếu số vòng quay của ổ n ³ 10 v/ph ổ được chọn theo khả năg tải động ; để đảm bảo độ bền lâu (tuổi thọ) của ổ. - Trước hết xác định tải trọng Q tuổi thọ L và khả năng tải động C (tĩnh). sau đó tra trong bảng sổ tay ổ lăn, chọn ổ và kiểu cỡ kích thước thích hợp cho khả năng tải động của ổ: C(tĩnh )_ Ê Cbảng (33) -Trường hợp ổ có số vòng quay 1< n <10 v/ph, ổ được tính theo khả năng tải động và lấy n =10 v/ph, để tính tuổi thọ L và C(tĩnh ). - Nếu ổ lăn làm việc với vận tốc cao cần kiểm tra số vòng quay của ổ theo điều kiện : n Ê ngh (ngh tần số quay giới hạn của ổ) Trường hợp ổ lăn làm việc với tải trọng thay đổi trong Q bằng tải trọng tương đương QE có xét đến chế độ thay đổi tải trọng : QE = (34) ví dụ 1 : Chọn ổ lăn cho trục ra của hộp giảm tốc phân đôi với các số hiệu và hình sau : n= 60, 6 v/ph; thời gian sử dụng 2000 h tải trọng tĩnh ; phản lực tại các ổ đã tính được: Fl t 30=2253 N ; Fl t 31 =685N ; đường kính ngõng trục d = 40(mm) 1. với tải trọng nhỏ và chỉ có lực hướng tâm dùng ổ bi đỡ một dãy cho các gối đỡ 0 và 1. 2. với kết cấu như hình trên và đường kính ngõng trục d=40(mm) chọn ổ bi đỡ một dãy cỡ trung 308 có đường kính trong d= 40(mm) đường kính ngoài D = 90 mm và khả năng tải động C = 31, 9 KN và khả năng tải tĩnh C0 = 21, 7 KN. 3. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ - vì trên đầu ra của trục có lắp nối trục vòng đàn hồi cần chọn chiều của trục F x 3 3 ngược với chiều đã dùng khi tính trục khi tức là cùng chiều với lực F x 3 2 khi đó phản lực trong mặt phẳng zox là : F lx 31 = - (F x 32l32 + Fx33l33)/ l31 = - (3384. 115 + 1517. 302)/ 230 = - 3684N F l x 3 0 = - (F x 3 2 + F x 33 - F x 3 1 ) = - (3384 +1517 – 3684) = - 1217 N Dấu (-)chứng tỏ các phản lực ngược chiều với chiều của (F x 3 2và F x 33) như vậy phản lực tổng trên hai ổ là : F l t31 = = 1360 N F l t3 1 = = 3735 N Trong khi đó theo đầu bài phản lực tại hai gối đỡ khi tính trục là : Flt30 = 2253 N ; Flt31= 685N Như vậy ta tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn với : Fr = Flt31 = 3735 N - Theo công thức trên với F a = 0 tải trọng quy ước : Q = XvFr Kt Kd = 1.1.3735.1.1 = 3735 N Trong đó đối với ổ đỡ chỉ chịu lực hướng tâm X = 1;V = 1;Kt = 1 (nhiệt độ t Ê 100C) ; Kd = 1 (tải trọng tĩnh) Theo công thức khả năng tải động : Cd = Q = 3, 375 = 15, 6 KN Cd < C = 31, 9 KN (trong đó đối với ổ bi m = 3 ; L = = 72, 7) Rõ ràng là khả năng tải động thừa quá nhiều vì vậy nên chọn cỡ nhẹ hơn ta chọn cỡ nhẹ 208 Khi đó ổ có các thông số sau : d = 40 (mm) ;C = 25, 6 KN ; C0 = 18, 1 KN ; đường kính ngoài D = 80 (mm) ; chiều rộng B = 15 (mm) - Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ : Với Fa = 0 ; Qo = X0 Fr = 0, 6. 3735 = 2241 N ;với X= 0, 6 vậy Q0 < Fr o và Qo = 3735 N Vậy Q0 = 3, 735 KN < C0 = 18, 1 KN khả năng tải tĩnh của ổ được đảm bảo. ví dụ 2 : Chọn ổ lăn cho trục trung gian của hộp giảm tốc hai cấp phát triển với số liệu sau : n = 647, 5 vg/ph ; tải trọng dọc trục Fa2 = 4500N ; Fa3 =2750N; tải trọng hướng tâm Fro = 23850 N ;Fr1 = 17500N xem sơ đồ sau, đường kính các ngõng trục 0 và 1 là d = 70 mm. Giải : 1. Chọn loại ổ : Tổng lực dọc trục Fat = Fa2 – Fa3 = 4500 -2750 = 1750 N Khá nhỏ so với lực hướng tâm nhưng do tải trọng hướng tâm khá lớn và yêu cầu nâng cao độ cứng, chọn ổ đũa côn và bố trí các ổ theo hình (a) 2. Chọn sơ bộ ổ cỡ trung : kí hiệu 7314 có C= 168 KN C0 =137 KN và góc tiếpc xúc a = 11, 67 3. Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ : Theo bảng trên với ổ đũa đỡ - chặn : e = 1, 5 tg a = 1, 5 tg (11, 67). 0, 3098 Lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên các : FS0 = 0, 83 e Fr o = 0, 83. 0, 3098. 23850 = 6131 N F S 1 = 0, 83 e F r 1 = 0.83. 0, 3098. 17550 = 4512 N Với cách bố trí ổ đã chọn trên (hình a) ồ Fa o = FS1 - Fat = 4512 – (- 4500 + 2750) = 6262 N S Fai > 6131 N = FS 0 Do đó : Fai = ồ F S 0 = 6262 N ồ Fa 1 = FS0 + Fat = 6131 + (- 5400 +2750) = 4381 N < FS1 = 4512 N ịFa1 = ồFS1 = 4512 N Xác định và Y : Fa o/ VFr o = 6262/ (1. 23850) = 0, 262 < e Fa1/ (VFr1) = 5412/ 17500 = 0, 257 < e Do đó theo bảng trên ta chọn X = 1 ; Y = 0 Theo công thức tính toán tải trọng quy ước trên ổ o và 1 Q0 = (XVF r o + Y Fa o) Kt K đ = 23805. 1, 3 = 31000 N Q1 = (XVF r 1 + Y Fa 1) Kt K đ = 17550.1, 3 = 22800 N - như vậy chỉ cần tính cho ổ 0 là ổ chịu lực lớn hơn ị Tải trọng tương đương : Q E = Q01 = = 31000 [= 21340 N - Trong đó với ổ đũa m = 10/3 ; L hi xem (hình b) ị Khả năng tải trọng của ổ C d = Q E. L = 21, 34 (893, 5)= 163, 87 KN < C = 168 KN Trong đó L = 60 n. 10.L h = 60. 647, 5.10. 2300 = 893, 5 (triệu vòng) - Như vậy ổ đã chọn đảm bảo được khả năng tải động với các thông số sau ; d = 70mm ;D = 150mm ; T = 38mm ;C = 168KN ; C 0 = 137 KN 4. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh - Theo bảng trên với ổ đũa côn : X0 =0, 5 Y0 = 0, 22. cotg a = 0, 22 cotg (11, 67) = 1, 065 ị khả năng tải tĩnh Qt = X o F r + Y0 Fa = 0, 5. 23856 = 18594 N < F ro Vâỵ Qt = F r o =23850 N << C0 =137000 N Chương III :Lắp ghép ổ lăn (I) Những khái niệm cơ bản về dung sai và lắp ghép (1) Khái niệm về kích thước 1.1 : Kích thước danh nghĩa. - Kích thước danh nghĩa là kích thước xác định từ tính toán xuất từ chức năng