Bài giảng Nguyên lý chi tiết máy - Chương 9: Ổ trục

CHƯƠNG 9 
BỘ CÔNG THƯƠNG 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP 
Ổ TRỤC 
Mục tiêu 
 Cấu tạo, phân loại ổ lăn, trượt 
 Đọc ký hiệu ổ lăn 
 Trình bày các dạng hỏng, tính toán 
 Chọn ổ lăn 
1 
 9.1 Ổ lăn 
2 
9.1.1 Khái niệm chung 
Cấu tạo 
3 
4 
5 
Phân loại 
Hình dáng con lăn: bi, đũa trục ngắn, dài, côn, 
trống, kim, xoắn 
Khả năng chịu lực: ổ đỡ, ổ chặn, ổ đỡ chặn 
6 
Khả năng tự lựa : tự lựa, không tự lựa 
Dãy số con lăn: một dãy, nhiều dãy 
7 
 Theo khả năng chịu tải: 
Ổ cỡ nhẹ. 
Ổ cỡ trung. 
Ổ cỡ nặng. 
8 
Ưu – nhược điểm 
Ưu điểm. 
Tổn thất công suất do ma sát thấp 
Chăm sóc, bôi trơn đơn giản 
Có kích thước nhỏ gọn hơn so với ổ trượt 
Tiêu chuẩn hoá, sản xuất hàng loạt  giá 
thành rẻ 
9 
Nhược điểm. 
Tải phân bố không đều 
Chịu va đập kém 
Đường kính ổ lăn lớn hơn ổ trượt 
Ồn làm việc vận tốc cao 
Vận tốc cao  phá vỡ vòng cách 
10 
9.1.2 Một số loại ổ lăn thông dụng 
Theo TCVN, ký hiệu ổ lăn gồm 7 chữ số 
7 6 5 4 3 2 1 
Số 7 Số 5,6 Số 4 Số 3 Hai số đầu 
 Hai số đầu 1+2: biểu thị đường kính trong d 
Nếu d<20 d=10mm  00 
 d=12mm  01 
 d=15mm  02 
 d=17mm  03 
 Nếu d20 d=(2 số đầu) x5 
11 
7 6 5 4 3 2 1 
Số 7 Số 5,6 Số 4 Số 3 Hai số đầu 
 Chữ số thứ ba: cỡ ổ theo đường kính ngoài D 
 8,9  siêu nhẹ 
 1,7  rất nhẹ 
 2,5  nhẹ 
 3,6  trung 
 4  nặng 
12 
 Chữ số thứ tư: biểu thị loại ổ 
 0  ổ bi đỡ 1 dãy 
 1  ổ bi lồng cầu 2 dãy 
 2  ổ đũa trụ ngắn đỡ 
 3  ổ đũa lồng cầu 2 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 dỡ 
13 
Ổ bi đỡ một dãy 
Ổ bi đỡ lòng 
cầu hai dãy 
14 
Ổ đũa trụ ngắn đỡ 
Ổ đũa trụ lồng 
cầu hai dãy 
15 
Ổ đũa kim 
Ổ đũa trục 
xoắn đỡ 
16 
Ổ bi đỡ chặn 
Ổ đũa côn 
17 
Ổ bi chặn, ổ đũa chặn 
18 
7 6 5 4 3 2 1 
Số 7 Số 5,6 Số 4 Số 3 Hai số đầu 
 Chữ số thứ 5,6: biểu thị đặt điểm kết cấu 
 Chữ số thứ 7: ký hiệu loạt chiều rộng ổ 
19 
9.1.3 Các dạng hỏng, chỉ tiêu tính toán 
+ Tróc rỗ bề mặt do mỏi 
+ Mòn con lăn, vòng ổ 
+ Vỡ vòng cách 
+ Vỡ con lăn và vòng ổ 
+ Biến dạng dư bề mặt rãnh vòng và con lăn 
20 
Chỉ tiêu tính toán 
+ Ổ lăn làm việc n<1v/ph tính theo tải tĩnh 
+ Ổ lăn làm việc n>10v/ph tính theo tải động 
+ Ổ lăn làm việc 1n10v/ph tính theo tải động
 và lấy n=10v/ph 
21 
9.1.4 Tính toán ổ lăn theo tuổi thọ 
Ứng suất tiếp xúc (= H) sinh ra trong ổ lăn 
là một hàm của lực hướng tâm và lực dọc 
trục 
( )f Q 
Số chu kỳ làm việc cho đến lúc hỏng phụ 
thuộc vào tuổi thọ của ổ 
)(LfN 
22 

N
r
N 0N
.m N const 
Điểm chuyển tiếp
t
: khả năng tải động của ổ, (N) 
constNm 
m mQ L const C  
mC Q L
Ta có: 
23 
Điều kiện bền 
[ ]mC Q L C 
Q: tải trọng tương đương (N) 
L: tuổi thọ ổ (triệu vòng) 
m: bậc đường cong mỏi, bi m=3, đũa 
m=10/3 
C: tải trọng động cho phép 
24 
Tuổi thọ của ổ 
610
..60 hLnL  (triệu vòng) 
nnngh LKKL .365..24.
với Lh là tuổi thọ của ổ tính bằng giờ: 
25 
Tải trọng tương đương Q 
Ổ đỡ: chịu Fr và một phần Fa (Fa<0,3Fr) 
( . . . ). .r a tQ X V F Y F K K 
V: hệ số phụ thuộc vòng nào quay (1; 1,2) 
X,Y: hệ số tải trọng hướng tâm, dọc trục 
K: hệ số xét ảnh hưởng tải trọng 
Kt: hệ số xét ảnh hưởng nhiệt độ 
26 
Ổ chặn: chỉ chịu 
. .a tQ F K K
Ổ đỡ chặn: chịu cả Fr và Fa 
( . . . ). .r a tQ X V F Y F K K  
Trong ổ đỡ chặn, do đặc điểm kết cấu nên tác dụng của lực 
hướng tâm sẽ sinh ra lực dọc trục phụ . Do đó, ta phải xét 
đến các lực dọc trục phụ khi tính tải trọng dọc trục để 
xác định tải trọng tương đương . 
S

 aF
Q
27 
 Ví dụ: aF

AS

BS

Ar
F

Br
F


Ổ bi đỡ chặn: S=e.Fr 
e tra bảng 11.3, trang 395 
Ổ đũa côn : S=0,83e.Fr= 0,83(1,5.tg).Fr 
  tra bảng hoặc chọn sơ bộ 
28 
aF

AS

BS

Ar
F

Br
F


 (không tính SA tại A) 
A
a a BF F S  
 Xét ổ A: 
Nếu chọn 
A
a AF S
A
a AF S
29 
aF

AS

BS

Ar
F

Br
F


 (không tính SB tại B) 
B
a a AF F S 
 Xét ổ B 
Nếu chọn 
B
a BF S Ba BF S
30 
Fa 
SA SB 
FrA FrB 
Fa SA 
SB 
FrA FrB 
31 
Điều kiện chọn và kiểm tra ổ: 
0 0 0
0
r a
r
Q X F Y F
Q F
 

C0: khả năng tải tĩnh 
Q0: tải trọng qui ước 
Đối với ổ đỡ, đỡ chặn 
00 CQ 
Đối với ổ chặn 0 aQ F
32 
 Định vị ổ lăn 
33 
Lắp ghép ổ lăn 
Ổ lăn là chi tiết máy tiêu chuẩn. 
 Ổ lăn lắp trục theo hệ thống lỗ. 
 Ổ lăn lắp vỏ hộp theo hệ thống trục. 
34 
Bôi trơn, che kín 
35 
Trình tự lựa chọn ổ lăn 
Sinh viên tự đọc tài liệu trang 407, 408 
Thông số đầu vào 
 Sơ đồ tính với giá trị và hướng tác dụng 
 Số vòng quay của ổ 
 Đường kính vòng trong của ổ 
 Điều kiện làm việc, kết cấu 
 Thời gian làm việc Lh 
36 
 9.2 Ổ trượt 
 Thân ổ 
 Lót ổ 
 Yêu cầu vật liệu lót ổ 
 9.2.1 Khái niệm chung 
37 
Phân loại 
Khả năng chịu lực: 
38 
Hình dạng của ngõng trục 
Kết cấu 
39 
 Theo phương pháp bôi trơn: 
Ổ bôi trơn thủy 
Ổ bôi trơn khí 
Ổ bôi trơn từ 
40 
 Kết cấu của ổ 
41 
42 
 Ưu-nhược điểm 
 Ưu điểm 
Trục quay với vận tốc lớn 
Trục có đường kính lớn 
Yêu cầu phương của trục chính xác 
Cần phải dùng ổ ghép 
Chịu được tải trọng động, va đập 
Làm việc êm, kết cấu đơn giản 
43 
Nhược điểm 
Chăm sóc bảo dưỡng thường xuyên  chi 
phí lớn 
Tổn thất ma sát: mở máy, dừng máy,bôi 
trơn không tốt 
Kích thước dọc trục tương đối lớn với ổ lăn 
44 
Phạm vi sử dụng 
 Trục quay tốc độ lớn. 
 Trục có đường kính lớn. 
 Trục dùng ổ ghép. 
 Cần đảm bảo độ đồng tâm. 
 Ổ chịu tải trọng động, va đập. 
45 
Các dạng ma sát 
 Ma sát ướt: 
 h > Rz1 + Rz2 
 Ít bị mài mòn, f = (0,001  0,008). 
 Ma sát 1/2 ướt: 
 h  Rz1 + Rz2 
f = (0,01  0,1). 
 Ma sát khô: 
 Không dùng dầu bôi trơn 
f = (0,4  1). 
 Ma sát nửa khô: màng khí mỏng, hơi ẩm, f = (0,1  0,4). 
46 
Bôi trơn thủy động 
47 
 9.2.2 Các dạng hỏng, tính toán 
Mòn 
Dính 
Tróc rỗ 
48 
Tính theo áp suất 
Ổ quay chậm, bôi trơn gián đoạn 
ld
F
p r
.

Ổ làm việc với vận tốc t 
rung bình ][
.19100
.
pv
l
nFr 
49 
Tính toán bôi trơn ma sát ướt 
Độ hở hướng kính: 
12 dd 
Độ hở tương đối: 
dd
dd 
 

 12
50 
Độ lệch tâm tuyệt đối: 
21OOe 
Độ lệch tâm tương đối: 


e2

Khe hở cực tiểu: 
)1(
2
min 

h
51 
PT Reynolds ta chứng minh được công thức: 



..
.
2
dlFr 
0
0
m
t
t
 
 
  
 
: độ nhớt 
: vận tốc góc 
3 0 ,250, 8.10 .v 
'
1
m 




l, d: chiều dài lót ổ, đường kính ngõng trục 
52 
Tính toán nhiệt 
Nhiệt độ tăng  giảm độ nhớt động lực  
khả năng tải giảm. 
21 tt
QQQ 
Q : Nhiệt lượng sinh ra trong 1 giây 
)(10... 3 kWfvFQ r

53 
Qt1: Nhiệt lượng thoát ra theo dầu chảy qua ổ 
trong 1s. 
tqCQt  ... 01 
C: nhiệt dung riêng 
0: khối lượng riêng của dầu 
q: lượng dầu chảy qua ổ 
t: sự thay đổi nhiệt độ của dầu 
54 
Qt2: nhiệt lượng thoát qua trục và thân ổ 
trong 1s 
AKdlKtAKtdlKQ TTTTt ..........2  
KT: hệ số thoát nhiệt qua trục và thân ổ 
55 
Từ pt cân bằng nhiệt, ta có: 
).......(1000
..
AKdlKqC
vFf
ttt
TT
r
vr



Nhiệt độ trung bình của dầu: 
22
t
t
tt
t v
rv 


Nhiệt độ dầu ở cửa ra: ttt vr 
tv=3545
0C; tr=80100
0C; t=45750C