Giáo trình Chi tiết máy - Chương 8: Ổ trượt - Bùi Trọng Hiếu
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 8: OÅ tröôït
Chöông 8
OÅ TRÖÔÏT
8.1. KHAÙI NIEÄM CHUNG
8.1.1. Caáu taïo
- OÅ tröôït duøng ñeå ñôõ truïc vaø caùc chi tieát quay, ñaûm baûo chuyeån ñoäng quay vaø ñôõ taûi troïng taùc
duïng leân caùc chi tieát treân, giaûm ma saùt giöõa phaàn quay vaø phaàn khoâng quay.
Thaân oå
Loùt oå
Hình 8.1. OÅ tröôït
- Thoâng thöôøng truïc quay coøn oå ñöùng yeân neân khi laøm vieäc beà maët ngoõng truïc seõ tröôït treân beà
maët cuûa oå tröôït. Ma saùt sinh ra treân beà maët laøm vieäc laø ma saùt tröôït.
8.1.2. Phaân loaïi
a. Theo hình daïng beà maët laøm vieäc: maët truï, maët phaúng, maët noùn vaø maët caàu.
Hình 8.2. Caùc daïng beà maët oå tröôït
a) Maët truï. b) Maët phaúng.
c) Maët noùn.
d) Maët caàu.
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-84-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 8: OÅ tröôït
b. Theo khaû naêng chòu taûi troïng: oå ñôõ, oå ñôõ chaën vaø oå chaën.
c. Theo phöông phaùp boâi trôn:
. OÅ boâi trôn thuûy: thuûy ñoäng hoaëc thuûy tónh.
. OÅ boâi trôn khí: taïo aùp suaát treân beà maët laøm vieäc baèng khí neùn.
. OÅ boâi trôn töø: beà maët laøm vieäc khoâng tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi nhau maø tieáp xuùc nhôø töø tính.
8.1.3. Keát caáu oå tröôït
Hình 8.3. a) OÅ nguyeân. b) OÅ rôøi.
- Keát caáu oå tröôït goàm: thaân oå 1, loùt oå 2 vaø raõnh chöùa daàu 3. Thaân oå coù theå lieàn vôùi thaân maùy.
- Tuøy vaøo keát caáu cuûa oå, coù theå chia ra oå nguyeân vaø oå rôøi:
. OÅ nguyeân: thaân oå vaø loùt oå laø caùc chi tieát nguyeân.
. OÅ rôøi: thaân oå vaø loùt oå laø caùc chi tieát rôøi. Thaân oå 1 ñöôïc noái vôùi naép oå 2 baèng moái
gheùp buloâng 3. Loùt oå goàm hai phaàn: phaàn döôùi 5 vaø phaàn treân 4. Coù theå söû duïng loùt oå
nhieàu maûnh gheùp laïi.
- Loùt oå thöôøng ñöôïc cheá taïo töø loaïi vaät lieäu coù heä soá ma saùt thaáp.
Hình 8.4. Keát caáu loùt oå
a) OÁng loùt. b) Loùt oå goàm hai lôùp vaät lieäu. c) Loùt oå laø baêng moûng coù tính choáng moøn cao.
- Raõnh chöùa daàu giuùp cho vieäc phaân boá ñeàu daàu boâi trôn trong oå. Raõnh chöùa daàu coù theå naèm
theo chieàu doïc truïc hoaëc voøng theo chu vi cuûa oå.
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-85-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 8: OÅ tröôït
8.1.4. Öu, nhöôïc ñieåm vaø phaïm vi söû duïng
a. Öu ñieåm:
- Laøm vieäc coù ñoä tin caäy cao khi vaän toác lôùn (neáu duøng oå laên thì tuoåi thoï cuûa oå thaáp).
- Chòu ñöôïc taûi troïng ñoäng vaø va ñaäp nhôø khaû naêng giaûm chaán cuûa maøng daàu boâi trôn.
- Laøm vieäc eâm.
- Khi truïc quay chaäm thì keát caáu cuûa oå tröôït raát ñôn giaûn.
- Kích thöôùc höôùng kính töông ñoái nhoû.
b. Nhöôïc ñieåm:
- Kích thöôùc doïc truïc töông ñoái lôùn.
- Yeâu caàu chaêm soùc, baûo döôõng thöôøng xuyeân, chi phí lôùn cho daàu boâi trôn.
- Toån thaát lôùn veà ma saùt khi môû maùy, döøng maùy vaø khi boâi trôn khoâng toát.
c. Phaïm vi söû duïng:
OÅ tröôït ñöôïc söû duïng trong caùc tröôøng hôïp sau:
- Khi truïc quay vôùi vaän toác cao (v>30m/s), neáu duøng oå laên, tuoåi thoï cuûa oå seõ thaáp.
- Khi truïc quay chaäm, khoâng quan troïng, reû tieàn.
- Trong caùc maùy chính xaùc, ñoøi hoûi ñoä chính xaùc höôùng kính vaø khaû naêng ñieàu chænh
khe hôû (truïc chính maùy coâng cuï).
- Khi oå laøm vieäc trong nhöõng ñieàu kieän ñaëc bieät (trong nöôùc, trong moâi tröôøng aên
moøn…) vì coù theå cheá taïo oå tröôït baèng caùc vaät lieäu nhö cao su, goã, chaát deûo… thích
hôïp vôùi moâi tröôøng.
- Khi caàn phaûi duøng oå gheùp ñeå deã thaùo laép (oå treân truïc khuyûu).
- Khi coù taûi troïng va ñaäp vaø dao ñoäng (oå tröôït laøm vieäc toát nhôø khaû naêng giaûm chaán
cuûa maøng daàu).
- Khi khoaûng caùch giöõa caùc truïc quaù gaàn.
- Khi ñöôøng kính ngoõng truïc quaù lôùn (naèm ngoaøi tieâu chuaån oå laên hoaëc neáu cheá taïo oå
laên thì giaù thaønh seõ raát cao).
8.2. VAÄT LIEÄU CHEÁ TAÏO LOÙT OÅ
- Vaät lieäu loùt oå quyeát ñònh khaû naêng laøm vieäc cuûa oå tröôït. Vaät lieäu loùt oå caàn thoûa maõn caùc yeâu
caàu chuû yeáu sau:
. Heä soá ma saùt giöõa loùt oå vaø ngoõng truïc thaáp.
. Coù khaû naêng choáng moøn vaø choáng dính.
. Ñaûm baûo ñoä beàn moûi.
. Daãn nhieät toát.
. Deã taïo thaønh maøng daàu boâi trôn.
. Coù khaû naêng chaïy moøn toát.
- Vaät lieäu loùt oå ñöôïc chia laøm ba nhoùm: vaät lieäu kim loaïi, vaät lieäu goám kim loaïi vaø vaät lieäu
khoâng kim loaïi.
a. Vaät lieäu kim loaïi:
. Babít: hôïp kim coù thaønh phaàn chuû yeáu laø thieác hoaëc chì , taïo thaønh moät neàn meàm, coù xen
caùc haït raén nhö antimon, ñoàng, niken... Babít ñöôïc duøng khi aùp suaát vaø vaän toác cao. Vì coù
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-86-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 8: OÅ tröôït
cô tính thaáp neân babít chæ duøng ñeå traùng moät lôùp moûng (2/10 ÷ 4/10mm) leân loùt oå coù ñoä
beàn cao nhö ñoàng thanh, theùp hoaëc gang.
. Ñoàng thanh: söû duïng phoå bieán nhaát.
. Hôïp kim nhoâm: vì coù ñoä giaõn nôû lôùn khi nhieät ñoä thay ñoåi neân ít ñöôïc söû duïng.
. Hôïp kim keõm: ñöôïc duøng thay babít vaø ñoàng thanh.
. Ñoàng than: duøng khi vaän toác ngoõng truïc thaáp (v<2m/s).
. Gang xaùm: duøng khi vaän toác ngoõng truïc thaáp (0,5 ÷ 1 m/s).
b. Vaät lieäu goám kim loaïi:
Ñöôïc cheá taïo baèng caùch eùp vaø nung boät kim loaïi (boät saét, saét-graphit, ñoàng thanh-graphit)
vôùi nhieät ñoä 850÷11000C vaø aùp suaát khoaûng 700Mpa. Goám kim loaïi coù nhieàu loã roãng, sau khi
cheá taïo xong ñöôïc ngaâm trong daàu vôùi nhieät ñoä 110÷1200C trong 2÷3 giôø. Khi laøm vieäc, daàu
ngaám trong caùc loã naøy seõ töï öùa ra boâi trôn cho loùt oå vaø ngoõng truïc.
c. Vaät lieäu khoâng kim loaïi: cao su, goã, chaát deûo, graphit, tectolit.
Vaät lieäu khoâng kim loaïi ñöôïc söû duïng do coù caùc öu ñieåm sau:
. Choáng dính.
. Chaïy moøn toát.
. Buïi maøi coù ñoä raén thaáp.
. Boâi trôn toát baèng nöôùc hoaëc caùc chaát loûng khaùc duûng trong caùc maùy khoâng theå boâi
trôn baèng daàu.
. Söû duïng trong caùc moâi tröôøng deã bò aên moøn (nhö chaân vòt taøu thuûy...).
8.3. NGUYEÂN LYÙ BOÂI TRÔN THUÛY ÑOÄNG
8.3.1. Caùc daïng ma saùt trong oå tröôït
- Coù 4 daïng ma saùt giöõa hai beà maët tröôït töông ñoái vôùi nhau:
. Ma saùt khoâ: ma saùt giöõa hai beà maët tuyeät ñoái saïch tieáp xuùc vôùi nhau khoâng coù daàu
boâi trôn (chæ coù trong ñieàu kieän thí nghieäm). Heä soá ma saùt f = 0,4÷1.
. Ma saùt nöûa khoâ: ma saùt giöõa hai beà maët tieáp xuùc vôùi nhau khoâng coù daàu boâi trôn (ma
saùt trong boä truyeàn ñai, phanh...). Heä soá ma saùt f = 0,1÷0,4.
. Ma saùt öôùt: ma saùt giöõa hai beà maët khoâng tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi nhau, ngaên caùch bôõi
lôùp daàu boâi trôn (ma saùt trong oå tröôït...). Heä soá ma saùt f = 0,001÷0,008.
. Ma saùt nöûa öôùt: ma saùt giöõa hai beà maët tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi nhau vaø coù daàu boâi trôn
(ma saùt trong oå tröôït coù daàu, môõ...). Heä soá ma saùt f = 0,01÷0,1.
- Ñeå giaûm ma saùt vaø maøi moøn cho oå ta phaûi boâi trôn. Coù ba cheá ñoä boâi trôn laø boâi trôn maøng
moûng, boâi trôn nöûa öôùt vaø boâi trôn ma saùt öôùt. OÅ tröôït laøm vieäc toát nhaát khi ñöôïc boâi trôn ma
saùt öôùt. Ñeå thöïc hieän boâi trôn ma saùt öôùt, coù theå duøng hai phöông phaùp sau:
. Boâi trôn thuûy tónh: bôm daàu coù aùp suaát cao vaøo oå. Phöông phaùp naøy ñoøi hoûi phaûi coù
bôm ñeå taïo aùp cho daàu.
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-87-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 8: OÅ tröôït
. Boâi trôn thuûy ñoäng: taïo nhöõng ñieàu kieän nhaát ñònh ñeå daàu theo ngoõng truïc vaøo khe
hôû, gaây neân aùp suaát thuûy ñoäng caân baèng vôùi taûi troïng ngoaøi. Phöông phaùp naøy ñöôïc söû
duïng nhieàu.
8.3.2. Nguyeân lyù boâi trôn thuûy ñoäng
Hình 8.5. Nguyeân lyù boâi trôn thuûy ñoäng
- Giaû söû coù hai taám phaúng 1 vaø 2 nghieâng vôùi nhau moät goùc naøo ñoù, chuyeån ñoäng vôùi vaän toác
töông ñoái v. Kích thöôùc caùc taám theo phöông vuoâng goùc vôùi hình veõ coi nhö lôùn voâ cuøng. Lôùp
boâi trôn naèm giöõa hai taám coù ñoä nhôùt ñoäng löïc .
- Khi chöa chuyeån ñoäng, hai taám eùp chaët vaøo nhau. Khi taám 1 chuyeån ñoäng so vôùi taám 2, lôùp
daàu dính vaøo beà maët taám 1 bò keùo theo vaø nhôø coù ñoä nhôùt, caùc lôùp daàu beân döôùi chuyeån ñoäng
theo. Daàu bò doàn vaøo phaàn heïp cuûa khe hôû vaø bò neùn laïi taïo neân aùp suaát dö. Khi vaän toác ñuû
lôùn (v>vgh) thì taám 1 ñöôïc naâng haún leân.
- Töø ñaây ta suy ra ñieàu kieän ñeå hình thaønh cheá ñoä boâi trôn ma saùt öôùt baèng phöông phaùp boâi
trôn thuûy ñoäng :
. Giöõa hai beà maët tröôït phaûi coù khe hôû hình cheâm.
. Vaän toác töông ñoái giöõa hai beà maët phaûi coù phöông, chieàu thích hôïp vaø trò soá ñuû lôùn
ñeå aùp suaát sinh ra caân baèng vôùi taûi troïng ngoaøi.
. Daàu phaûi coù ñoä nhôùt nhaát ñònh vaø lieân tuïc chaûy vaøo khe hôû.
- Söï thay ñoåi aùp suaát trong lôùp daàu naèm giöõa ngoõng truïc vaø loùt oå ñöôïc xaùc ñònh theo phöông
trình Reynolds:
dp 6 v(h hm )
dx
(8.1)
h3
trong ñoù, : ñoä nhôùt ñoäng löïc cuûa daàu boâi trôn (Centipoise, 1cP = 10-3 Ns/m2),
hm : trò soá khoaûng hôû taïi tieát dieän coù aùp suaát lôùn nhaát,
h : trò soá khe hôû taïi tieát dieän coù toaï ñoä x.
8.3.3. AÙp duïng vaøo oå tröôït
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-88-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 8: OÅ tröôït
Hình 8.6. a) Khi chöa quay =0
b) Khi laøm vieäc >gh
- Ñoái vôùi oå tröôït, khe hôû hình cheâm ñaõ ñöôïc ñònh saün bôûi keát caáu.
- Khi truïc chöa quay, döôùi taùc duïng cuûa löïc höôùng taâm Fr, ngoõng truïc tì saùt vaøo beà maët loùt oå.
- Khi truïc baét ñaàu quay, giöõa beà maët ngoõng truïc vaø beà maët loùt oå coù daàu boâi trôn, tuy nhieân aùp
suaát sinh ra trong lôùp daàu khoâng ñuû lôùn ñeå caân baèng vôùi taûi troïng ngoaøi Fr. Giai ñoaïn naøy oå
ñöôïc boâi trôn ma saùt nöûa öôùt.
- Khi truïc quay ñaït toác ñoä caàn thieát thì ngoõng truïc ñöôïc naâng haún leân. Töông öùng vôùi ñoä nhôùt
cuûa daàu thì aùp suaát p sinh ra trong lôùp daàu ñuû caân baèng vôùi taûi troïng ngoaøi Fr. Luùc naøy oå
tröôït laøm vieäc trong cheá ñoä boâi trôn ma saùt öôùt.
8.4. CAÙC DAÏNG HOÛNG VAØ CHÆ TIEÂU TÍNH
8.4.1. Caùc daïng hoûng
Caùc daïng hoûng chuû yeáu cuûa oå tröôït bao goàm:
. Moøn: loùt oå vaø ngoõng truïc bò moøn khi trong oå khoâng hình thaønh ñöôïc lôùp daàu boâi trôn,
ngaên caùch hai beà maët laøm vieäc. Ñoái vôùi caùc oå ñöôïc tính toaùn ñaûm baûo boâi trôn ma saùt
öôùt, moøn cuõng xaûy ra khi ñoùng maùy vaø môû maùy, vì trong caùc giai ñoaïn naøy vaän toác chöa
ñuû lôùn ñeå taïo thaønh lôùp boâi trôn thuûy ñoäng. Neáu trong daàu coù laãn nhieàu buïi maøi thì loùt oå
vaø ngoõng truïc caøng bò moøn nhanh.
. Dính: thöôøng xaûy ra do aùp suaát vaø nhieät ñoä cuïc boä trong oå lôùn, lôùp daàu boâi trôn khoâng
hình thaønh ñöôïc khieán loùt oå vaø ngoõng truïc tröïc tieáp tieáp xuùc vôùi nhau.
. Moûi roã: khi chòu taûi troïng thay ñoåi lôùn, lôùp beà maët loùt oå coù theå hoûng vì moûi roã (loùt oå
trong caùc maùy coù piston, maùy rung, maùy va ñaäp…).
. Bieán daïng nhieät: xaûy ra ñoái vôùi caùc oå coù khe hôû nhoû, gaây keït ngoõng truïc vaø laøm hoûng oå.
8.4.2. Chæ tieâu tính
- Ñeå traùnh caùc daïng hoûng keå treân, toát nhaát laø cho oå tröôït laøm vieäc vôùi cheá ñoä boâi trôn ma saùt
öôùt. Vì vaäy, tính toaùn boâi trôn ma saùt öôùt laø tính toaùn cô baûn ñoái vôùi oå tröôït.
- Tuy nhieân, khoâng phaûi bao giôø cuõng coù theå taïo ñöôïc ñieàu kieän ñeå oå tröôït laøm vieäc vôùi cheá
ñoä ma saùt öôùt, neân trong thöïc teá coøn duøng phöông phaùp tính qui öôùc oå tröôït theo aùp suaát cho
pheùp [p] vaø tích soá giöõa aùp suaát vôùi vaän toác cho pheùp [pv] ñeå oå tröôït coù theå laøm vieäc trong
tröôøng hôïp ma saùt nöûa öôùt hoaëc nöûa khoâ.
- Ngoaøi ra, do hai beà maët tieáp xuùc nhau, khi laøm vieäc seõ sinh ra nhieät, neân ta caàn tính toaùn
nhieät cho oå tröôït.
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-89-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 8: OÅ tröôït
8.5. TÍNH TOAÙN OÅ TRÖÔÏT BOÂI TRÔN MA SAÙT NÖÛA ÖÔÙT
Tính toaùn cho caùc oå laøm vieäc vôùi soá voøng quay thaáp, thöôøng xuyeân ñoùng môû maùy, maùy laøm
vieäc ôû cheá ñoä khoâng oån ñònh, boâi trôn khoâng toát…
- Tính theo aùp suaát cho pheùp: (tröôøng hôïp oå quay chaäm, boâi trôn giaùn ñoaïn)
F
r
p
(8.2)
d.l
- Tính theo tích soá pv : (tröôøng hôïp oå laøm vieäc vôùi vaän toác trung bình)
pv [pv]
(8.3)
(8.4)
F .d.n
r
[pv]
[pv]
d.l 6.104
F .n
r
(8.5)
19100.l
Ñoái vôùi loùt oå laøm baèng gang vaø ñoàng thanh: [p] = 2÷6 Mpa; [pv] = 4÷8 Mpa.m/s
Vaät lieäu laø babit: [p] = 5÷15 Mpa; [pv] = 5÷15 Mpa.m/s
8.6. TÍNH TOAÙN OÅ TRÖÔÏT BOÂI TRÔN MA SAÙT ÖÔÙT
- Ñoä hôû höôùng kính:
d2 d1
(8.6)
- Ñoä hôû töông ñoái:
d2 d1
d
(8.7)
d
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-90-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 8: OÅ tröôït
- Ñoä leäch taâm tuyeät ñoái:
e OO2
(8.8)
1
- Ñoä leäch taâm töông ñoái:
- Khe hôû cöïc tieåu:
2e
(8.9)
2
hmin
(1 )
(8.10)
- Töø phöông trình Reynolds ta chöùng minh ñöôïc coâng thöùc:
.
F
l.d.
(8.11)
r
2
m
t
0
trong ñoù,
vôùi 0 laø ñoä nhôùt ôû nhieät ñoä tieâu chuaån vaø m 2,63 (tuøy loaïi daàu),
0
t
: vaän toác goùc cuûa ngoõng truïc (rad/s),
0,8.103.v0,25 vôùi vaän toác v (m/s), (coù theå choïn theo kinh nghieäm),
l,d : chieàu daøi loùt oå vaø ñöôøng kính ngoõng truïc (m),
m'
: heä soá khaû naêng taûi,
vôùi m' tra baûng trang 426, taøi lieäu [1].
1
8.7. TÍNH TOAÙN NHIEÄT
- Nhieät ñoä taêng leân laøm giaûm ñoä nhôùt ñoäng löïc cuûa daàu boâi trôn, daãn ñeán khaû naêng taûi cuûa lôùp
daàu boâi trôn giaûm ñi. Tính toaùn nhieät xuaát phaùt töø phöông trình caân baèng nhieät:
Q Q Q
(8.12)
t1
t2
. Q : nhieät löôïng sinh ra trong moät giaây, xaùc ñònh theo coâng thöùc:
Q F .v. f .103 (kW)
(8.13)
r
trong ñoù, Fr : löïc höôùng taâm (N),
v : vaän toác voøng (m/s),
f : heä soá ma saùt.
.
Qt : nhieät löôïng thoaùt ra theo daàu chaûy qua oå trong thôøi gian 1 giaây
1
Q C.0.q.t
(8.14)
t1
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-91-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 8: OÅ tröôït
trong ñoù, C : nhieät dung rieâng cuûa daàu, C = 1,7 ÷ 2,1 (kJ/kg0C),
0 : khoái löôïng rieâng cuûa daàu, 0 = 850 ÷ 900 (kg/ m3),
q : löu löôïng daàu chaûy qua oå trong 1 giaây (m3/s),
t : söï thay ñoåi nhieät ñoä cuûa daàu 0C.
.
Qt : nhieät thoaùt qua truïc vaø thaân oå trong 1 giaây
2
Q KT ..l.d.t KT .A.t KT ..l.d KT .A
(8.15)
t2
trong ñoù, KT = 0,04 ÷ 0,08 : heä soá thoaùt nhieät qua truïc vaø thaân oå (kW/m2.0C).
Töø phöông trình caân baèng nhieät ta coù:
f .F .v
r
t tr tv
(8.16)
1000.(C..q KT ..l.d KT .A)
Nhieät ñoä trung bình cuûa daàu:
tv tr
t
2
t
tv
(8.17)
(8.18)
2
Nhieät ñoä daàu ôû cöûa ra:
tr tv t
Thoâng thöôøng tv = 35 ÷ 450C; tr = 80 ÷ 1000C vaø t = 45 ÷ 750C.
8.8. TRÌNH TÖÏ TÍNH TOAÙN OÅ TRÖÔÏT
(SV töï ñoïc trong taøi lieäu [1])
Thoâng soá ñaàu vaøo:
- Taûi troïng taùc duïng leân oå Fr.
- Soá voøng quay cuûa oå.
- Ñöôøng kính ngoõng truïc.
- Chieàu daøi oå, loaïi daàu boâi trôn.
- Nhieät ñoä daàu ôû cöûa vaøo (nhieät ñoä moâi tröôøng).
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-92-
9 trang
23820
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Chi tiết máy - Chương 8: Ổ trượt - Bùi Trọng Hiếu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_chi_tiet_may_chuong_8_o_truot_bui_trong_hieu.pdf
