Giáo trình Cơ ứng dụng - Chương 9: Trục, ổ đỡ - Nguyễn Công Hòa
Chöông 9 :
Truïc- OÅ Ñôõ
9.1. TRUÏC
9.1.1. Ñaïi cöông
Truïc duøng ñeå ñôõ hay vöøa ñôõ vöøa truyeàn moment xoaén cho caùc chi tieát maùy quay:
baùnh ma saùt, baùnh ñaø, baùnh raêng, baùnh ñai,…
♦ Phaân loaïi:
+ Theo ñaëc ñieåm chòu taûi truïc chia ra laøm hai loaïi:
- Truïc taâm: chæ coù taùc duïng ñôõ, khoâng truyeàn moment xoaén. Thöôøng truïc taâm khoâng
quay.
- Truïc truyeàn: vöøa ñôõ caùc tieát maùy quay, vöøa truyeàn moment xoaén.
+ Theo hình daïng ñöôøng taâm truïc chia ra:
- Truïc thaúng: ñöôøng taâm truïc laø ñöôøng thaúng.
- Truïc khuyûu: ñöôøng taâm truïc laø ñöôøng gaõy khuùc.
- Truïc meàm: ñöôøng taâm truïc laø ñöôøng cong thay ñoåi.
+ Theo caáu taïo ta coù: truïc trôn, truïc baäc, truïc roãng, truïc ñaëc.
Truïc laø moät tieát maùy quan troïng, noù phöùc taïp veà coâng ngheä vaø veà keát caáu. Chaát
löôïng cuûa truïc aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán chaát löôïng truyeàn ñoäng cuûa caùc boä truyeàn laép
treân ñoù. Khi thieát keà truïc phaûi chuù yù ñeán keát caáu, söùc beàn, ñoä cöùng vaø dao ñoäng cuûa
truïc…
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ 185
9.1.2. Keát caáu truïc
OÅ
a
d
b
c
Hình 9.1
Keát caáu cuûa truïc ñöôïc quyeát ñònh bôûi trò soá vaø tình hình phaân boá löïc taùc duïng leân
truïc, caùch boá trí vaø coá ñònh caùc tieát maùy laép treân truïc, söï gia coâng vaø laép raùp…
9.1.2.1. Keát caáu:
a) Ngoõng truïc: ñeå laép oå ( oå ñôõ, oå chaën…). Ngoõng truïc ñöôïc cheá taïo coù ñoä boùng, ñoä
chính xaùc cao. Neáu laép oå tröôït ñoä cöùng beà maët ngoõng phaûi lôùn.
b) Thaân truïc: ñoaïn truïc coù laép caùc tieát maùy quay, vì vaäy cuõng coù ñoä boùng, ñoä chính
xaùc cao. Ñöôøng kính cuûa noù phaûi ñöôïc tieâu chuaån hoùa.
Ñeå truyeàn moment xoaén, thaân truïc thöôøng ñöôïc xeû raõnh then hay then hoa. Caùc
kích thöôùc: chieáu roäng, chieàu saâu cuûa caùc loaïi raõnh ñöôïc quy chuaån hoùa.
c) Ñoaïn chuyeån tieáp: noái lieàn thaân vaø ngoõng truïc. Yeâu caàu veà ñoä boùng, ñoä chính
xaùc cuûa ñoaïn naøy khoâng cao, ñöôøng kính khoâng theo tieâu chuaån.
d) Phaàn ñònh vò caùc tieát maùy laép treân truïc: ( vai, gôø truïc ).
Taïi caùc vò trí naøy thöôøng coù söï taäp
trung öùng suaát, aûnh höôûng ñeán söùc
beàn moûi cuûa truïc. Ñeå khaéc phuïc duøng
2
r
r
1
r
caùc keát caáu nhö hình 9.2. Ñeà ñaûm
baûo tieát maùy luoân tyø saùt vaøo beà maët
ñònh vò, baùn kính cuûa vai truïc r1 phaûi
c
nhoû hôn baùn kính goùc löôïn r2 cuûa tieát
maùy. Neáu tieát maùy ñöôïc vaùt goùc, kích
thöôùc choã vaùt laáy theo baûng 9.1
Hình 9.2
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ
186
Baûng 9.1
Trò soá baùn kính goùc löôïn r vaø kích thöôùc caïnh vaùt c
Ñöôøng kính truïc, mm
10 ÷15
r
0,5
1
c
1
Ñöôøng kính truïc, mm
45 ÷ 70
r
c
1,5 2,5
15 ÷ 30
1,5
2
70 ÷ 100
2
3
4
30 ÷ 45
1
100 ÷ 150
2,5
Ñeå coá ñònh tieát maùy ôû cuoái truïc coù theå duøng ren hay gheùp caêng.
9.1.2.2. Caùc bieän phaùp naâng cao söùc beàn moûi cuûa truïc:
Coù theå naâng cao söùc beàn moûi cuûa truïc baèng caùc keát caáu giaûm taäp trung öùng suaát ôû
caùc vò trí caàn thieát hay vaùt meùp laøm meàm moayô.
Cuõng coù theå duøng caùc bieän phaùp coâng ngheä ñeå taêng beàn beà maët nhaèm naâng cao söùc
beàn moûi: thaám C, thaám N2, xianuya, laên eùp…
9.1.3. Vaät lieäu truïc :
Yeâu caàu ñoái vôùi vaät lieäu truïc laø coù ñoä beàn cao, ít nhaïy vôùi taäp trung öùng suaát, deã gia
coâng vaø nhieät luyeän.
Truïc khoâng quan troïng duøng theùp CT5 khoâng nhieät luyeän.
Khi truïc yeâu caàu coù ñoä beàn cao duøng theùp 45, 45X ( thoâng duïng laø theùp 45 ). Truïc
quan troïng duøng theùp 45X, theùp 40XHMA.
Truïc laép vaøo oå tröôït muoán coù ñoä cöùng beà maët cao duøng theùp cacbon hay theùp hôïp
kim ít cacbon nhö theùp 20, 20X, 12XH3A, 18XTT thaám than roài toâi. Baûng 9.2 cho
cô tính moät soá loaïi theùp cheá taïo truïc.
Chuù yù : Theùp hôïp kim ñaét vaø nhaïy vôùi taäp trung öùng suaát neân ít duøng. Maët khaùc,
duøng theùp hôïp kim söùc beàn taêng leân nhieàu, laøm cho ñöôøng kính truïc nhoû ñi. Nhöng
moñun ñaøn hoài cuûa theùp hôïp kim khoâng lôùn hôn moñun ñaøn hoài cuûa theùp cacbon laø
bao, vì vaäy khoù ñaûm baûo ñoä cöùng.
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ 187
Baûng 9.2
Cô tính moät soá loaïi theùp
Nhaõn
hieäu theùp
Ñöôøng kính Giôùi haïn beàn Giôùi haïn chaûy Ñoä raén
Nhieät
phoâi mm
σb,N/mm2
σch, N/mm2
HB
luyeän
CT5
45
Döôùi 100
100-300
550
470
280
240
360
290
450
400
350
800
500
500
700
600
550
500
800
600
580
700
600
550
-
-
-
-
Döôùi 100
100-300
600
170-220 Thöôøng
hoùa
580
45
60-90
90-120
180-250
750-850
700-800
650-750
1000
210-240 Toâi caûi
thieän
190-220
180-210
40X
40X
Döôùi 60
100-200
200-300
200-230 Thöôøng
hoùa
780
750
Döôùi 120
120-150
150-180
180-250
900-1000
850-950
800-900
750-850
1000
250-280 Toâi caûi
thieän
240-270
230-260
210-240
40XH
40XH
Döôùi 60
60-100
220-250 Thöôøng
hoùa
850
100-300
Döôùi 150
150-180
180-250
800
900-1000
850-950
800-900
269-290 Toâi caûi
thieän
250-280
230-260
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ
188
9.1.4. Caùc daïng hoûng vaø chæ tieâu tính toaùn.
Daïng hoûng chuû yeáu laø gaõy vì moûi. Nguyeân nhaân: truïc laøm vieäc quaù taûi thöôøng xuyeân
do khoâng ñaùnh giaù ñuùng söï taäp trung öùng suaát, do khoâng ñaûm baûo ñuùng qui trìng kó
thuaät gia coâng truïc,…
- Hoûng beà maët ngoõng truïc: chæ xaûy ra vôùi truïc laép oå tröôït khoâng toâi.
- Truïc khoâng ñuû ñoä cöùng aûnh höôûng ñeán söï laøm vieäc cuûa tieát maùy khaùc.
- Truïc bò dao ñoäng nhieàu.
Vì vaäy chæ tieâu tính truïc: tính beàn, sao ñoù kieåm nghieäm theo ñieàu kieän moûi. Tuøy tình
hình laøm vieäc cuï theå cuûa truïc,coù theå kieåm nghieäm theo ñoä cöùng uoán, ñoä cöùng xoaén,
ñoä dao ñoäng, quaù taûi.
9.1.4.1. Tính truïc theo ñieàu kieän beàn:
Khi ñaõ xaùc ñònh ñöôïc löïc taùc duïng leân truïc ( trò soá, ñaëc ñieåm phaân boá, vò trí, chieàu)
phaûi tieán haønh choïn vaät lieäu truïc vaø xaùc ñònh kích thöôùc truïc theo ñieàu kieän beàn.
Coù hai phöông phaùp tính toaùn:
a) Tính sô boä truïc: Coù theå duøng phöông phaùp kinh nghieäm.
- Truïc vaøo hoäp giaûm toác:
dv = ( 0,8 ÷ 1,2 )dñoängcô
- Truïc bò daãn hoäp giaûm toác:
d2 = ( 0,3 ÷ 0,35 )A, A- khoaûng caùch truïc.
- Cuõng coù theå tính truïc chæ theo moment xoaén vaø keå ñeán aûnh höôûng moment uoán ta
haï thaáp giaù trò [τ]:
Xuaát phaùt töø ñieàu kieän : τ ≤ [τ]
(9.1)
(9.2)
Mx 9,55.106 N
τ =
=
≤
τ
[ ]
wx
0,2d3 .n
9,55.106.N
3
⇒ d ≥
0,2.n.
[ ]
τ
N: coâng suaát truyeàn, Kw
n: soá voøng quay truïc, voøng/phuùt
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ 189
9,55.106
N
n
3
3
Ñaët c =
= 110 ÷130
⇒ d ≥
(9.3)
0,2.
[ ]
τ
Pheùp tính sô boä keùm chính xaùc, phaïm vi öùng duïng heïp, ñeå chuaån bò cho böôùc tính
gaàn ñuùng truïc, coù theå duøng keát quaû naøy xaùc ñònh chieàu roäng oå, do ñoù xaùc ñònh ñöôïc
chieàu daøi truïc.
b) Tính gaàn ñuùng truïc:
Trong pheùp tính naøy, ta tính ñöôøng kính truïc theo caû moment uoán vaø moment xoaén.
Muoán vaäy caàn phaûi xaùc ñònh chieàu daøi truïc, laäp bieåu ñoà noäi löïc cuûa truïc, sau ñoù söû
duïng moät trong caùc thuyeát beàn ñeå tính toaùn.
Giaû söû duøng thuyeát beàn thöù 4 ( thuyeát beàn theá naêng bieán ñoåi hình daùng ):
σtñ = σ2 + 3τ2
(9.4)
Vôùi σ: öùng suaát phaùp do Mu gaây ra.
τ: öùng suaát tieáp do Mx gaây ra.
M2uñ + M2un
Mu
Wu
σ =
=
(9.5)
(9.6)
0,1d3
Mu: moment uoán toaøn phaàn.
Mx Mx
τ =
=
Wx 0,2d3
M2uñ + M2un + 0,75.M2x Mutd
⇒σtñ =
=
≤
τ
[ ]
2
(
0,1d3
)
Wu
vôùi Mutd = M2uñ + M2un + 0,75.M2x
(9.7)
(9.8)
Mutd
3
Do ñoù: d≥
[ ]
0,1. σ
Neáu laø truïc roãng:
Mutd
0,1. 1−β4 . σ
d ≥
(9.8’)
3
[ ]
(
)
d'
d
Vôùi β =
d’: ñöôøng kính loã truïc
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ
190
Trò soá öùng suaát cho pheùp [σ] cuûa moät soá loaïi theùp laøm truïc cho ôû baûng 9.3
Baûng 9.3
Trò soá öùng suaát cho pheùp [σ] cuûa theùp cheá taïo truïc.
Nguyeân
Ñöôøng
Loaïi theùp, caùch nhieät luyeän vaø cô tính ( N.mm2 )
nhaân taäp kính truïc
35, CT5:
σb ≥ 500
σ-1≥ 220
45, CT6:
σb ≥ 600
σ-1≥ 260
45, toâi:
σb ≥850
σ-1≥ 340
40X, toâi:
σb ≥1000
σ-1≥ 100
trung
(mm)
öùng suaát
[σ],N/mm2
+
Laép eùp
30
50
58
48
45
60
55
50
63
50
48
70
65
55
67
55
50
80
75
65
70
60
55
90
80
80
100
30
Goùc löôïn
50
100
Sau khi tính ñöôøng kính cho moät soá tieát dieän quan troïng, döïa vaøo yeâu caàu laøm vieäc
cuûa truïc ñònh caùc kích thöôùc ( ñöôøng kính, ñoä daøi ) cuûa caùc ñoaïn chuyeån tieáp chi phuø
hôïp.
9.1.4.2. Tính kieåm nghieäm truïc:
ÔÛ ñaây chæ trình baøy pheùp kieåm nghieäm theo heä soá an toaøn vaø ñoä cöùng.
a) Kieåm nghieäm truïc theo söùc beàn moûi:
Trong böôùc tính gaàn ñuùng ta chöa xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa tính chaát chu kyø cuûa taûi
troïng, söï taäp trung öùng suaát, kích thöôùc tuyeät ñoái vaø traïng thaùi beà maët cuûa truïc. Vì
vaäy sau böôùc tính naøy caàn phaûi kieåm nghieäm truïc theo caùc nhaân toá keå treân döôùi
daïng heä soá an toaøn: [n] ≤ n
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ 191
[n]: Heä soá an toaøn cho pheùp cuûa truïc, coù theå xaùc òinh theo kinh nghieäm hay xaùc
ñònh theo phöông phaùp heä soá thaønh phaàn: n = n1.n2.n3
n: heä soá an toaøn cuûa truïc xaùc ñònh theo söùc beàn vaät lieäu:
1
1
1
nσ .nτ
n2σ + n2τ
=
+
⇒ n =
(9.9)
n2 n2σ n2τ
trong ñoù:
σ −1
2σ−1 − σ0
nσ =
,ωσ =
(9.10)
Kσ
εσ
σ0
⋅σa + ωσ .σm
heä soá an toaøn chæ xeùt rieâng öùng suaát phaùp.
τ −1
2τ−1 − τ0
nτ =
,ωτ =
(9.11)
Kτ
ετ
τ0
⋅ τa + ωτ .τm
heä soá an toaøn chæ xeùt rieâng öùng suaát tieáp.
Vôùi:
σ-1, τ-1: giôùi haïn moûi uoán, moûi xoaén ôû chu kyø ñoái xöùng; coù theå laáy τ-1 ≈ 0,58.σ-1
σ-1 ≈ (0,4 ÷0,5).σb
Kσ, Kτ: heä soá taäp trung öùng suaát thöïc teá.
εσ, ετ: heä soá kích thöôùc xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa kích thöôùc tieát dieän truïc ñeán giôùi haïn
moûi. Tra baûng 9.4.
ψσ, ψτ: heä soá xeùt aûnh höôûng cuûa öùng suaát trung bình ñeán giôùi haïn moûi.
- Vôùi theùp ít carbon: ψσ = 0,05; ψτ = 0
- Vôùi theùp carbon trung bình: ψσ = 0,1; ψτ = 0,05
- Vôùi theùp hôïp kim: ψσ = 0,3; ψτ = 0,1
Bieân ñoä öùng suaát:
σmax − σ
τmax − τmin
σa =
min ;τa =
2
2
Öùng suaát trung bình:
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ
192
σmax + σ
τmax + τmin
σm =
min ;τm =
2
2
• Chuù yù:
- Treân tieát dieän truïc coù nhieàu nhaân toá ñoàng thôøi gaây ra söï taäp trung öùng suaát do
hình daùng thì laáy theo nhaân toá coù aûnh höôûng lôùn nhaát.
- Neáu coù caû söï taäp trung öùng suaát do hình daùng vaø ñoä nhaün gaây ra thí tính theo heä
soá taäp trung öùng suaát toång hôïp
Kσth = Kσ + K’σ - 1; Kτth = Kτ + K’τ - 1
(9.12)
- Neáu tieát dieän truïc coù khoeùt raõnh then, loã suoát khi tính σmax, τmax phaûi laáy tieát dieän
chính xaùc ñeå tính.
- Neáu n < [n] phaûi taêng ñöôøng kính truïc leân, neáu n >> [n] phaûi giaûm ñöôøng kính
truïc cho phuø hôïp.
b) Tính kieåm nghieäm ñoä cöùng truïc:
• Kieåm nghieäm ñoä cöùng uoán: neáu ñoä cöùng truïc khoâng ñuû seõ gaây ra bieán daïng uoán
lôùn, aûnh höôûng ñeán söï laøm vieäc bình thöôøng cuûa truïc vaø caùc tieát maùy laép treân truïc.
Do ñoù khi tính caàn haïn cheá bieán daïng truïc.
Trò soá ñoä voõng: y ≤ [y] ñöôïc tính theo ñieàu kieän cuï theå cuûa truïc. Noùi chung:
[y] ≤ ( 0,002 ÷ 0.003 ).A = [y]
Ñoä voõng taïi vò trí laép baùnh raêng:
y ≤ ( 0,01 ÷ 0,03 ).m = [y]
m: moñun baùnh raêng
Goùc xoay phaàn truïc taïi vò trí laép baùnh raêng: θ < 0,001 rad = [θ]
Goùc xoay phaàn truïc taïi vò trí laép oå tröôït: θ < 0,001 rad
Goùc xoay phaàn truïc taïi vò trí laép oå bi ñôõ: θ < 0,001 rad
= [θ]
= [θ]
Phöông phaùp tính ñoä voõng, goùc xoay ñöôïc trình baøy ôû caùc chöông tröôùc.
Kieåm nghieäm ñoä cöùng xoaén: bieán daïng xoaén trong caùc cô caáu truyeàn ñoäng aûnh
•
höôûng ñeán ñoä chính xaùc laøm vieäc cuûa maùy. Truïc baùnh raêng neáu khoâng ñuû ñoä cöùng
xoaén seõ gaây theâm taäp trung taûi troïng treân chieàu daøi raêng, ngoaøi ra coøn gaây dao ñoäng
xoaén nguy hieåm.
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ 193
Yeâu caàu: goùc xoaén ϕ ≤ [ϕ]
[ϕ]: xaùc ñònh tuøy thuoäc töøng loaïi maùy vaø taàm quan troïng cuûa caùc loaïi truïc laép treân
noù.
9.2. OÅ TRUÏC :
9.2.1. Khaùi nieäm chung :
OÅ truïc duøng ñeå ñôõ caùc truïc xoa. OÅ truïc hòu taùc duïng cuûa caùc löïc ñaët leân truïc vaø
truyeàn löïc naøy vaøo thaân maùy, beä maùy.
Theo daïng ma saùt trong oå, oå truïc ñöôïc chia ra: oå tröôït, oå laên. OÅ truïc coù theå chòu löïc
höôùng taâm goïi laø oå ñôõ, coù theå chòu löïc doïc truïc goïi laø oå chaën vaø coù theå chòu caû löïc
höôùng taâm vaø löïc doïc truïc goïi laø oå ñôõ chaën.
9.2.1.1. Caáu taïo vaø phaân loaïi:
a)
OÅ tröôït: (Hình 9.3)
Phaàn töû cô baûn cuûa oå tröôït laø baïc loùt 1 ñöôïc laép ôû thaân oå 2. Trong quaù trình laøm vieäc,
beà maët ngoõng truïc vaø baïc loùt tröôït töông ñoái nhau (do truïc quay, baïc coá ñònh) vaø
sinh ra ma sat tröôït. Ñeå heä soá ma saùt tröôït nhoû baïc loùt ñöôïc laøm baèng vaät lieäu giaûm
2
3
1
Hình 9.3
ma saùt nhö: ba bít, hôïp kim maøu, gang,…
Teân baïc loùt, ngöôøi ta cheá taïo raõng daàu 3, muïc ñích laø phaân boá ñeàu daàu boâi trôn trong
oå. Thoâng thöôøng raõng daàu ñöôïc laøm doïc theo chieàu truïc, ñeå ñaûm baûo khaû naêng taûi
cuûa lôùp daàu vò trí raõnh daàu ñöôïc boá trí ôû ngoaøi vuøng coù aùp suaát thuûy ñoäng. Ñeå traùnh
daàn chaûy ra ngoaøi, chieà daøi raõng neân laáy baèng 0,8 chieàu daøi oå.
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ
194
OÅ tröôït coù hai loaïi: oå nguyeân vaø oå gheùp. Baïc loùt oå nguyeân ñöôïc cheá taïo theo daïng
oáng vaø goïi laø oáng loùt, coøn baïc loùt trong oå gheùp thöôøng coù 2 nöûa vaø goïi laø moùng loùt.
OÅ nguyeân ñöôïc cheá taïo ñôn giaûn vaø coù ñoä cöùng vöõng lôùn hôn oå gheùp. Noù thöôøng
ñöôïc söû duïng trong caùc maùy laøm ieäc khoâng lieân tuïc coù vaän toác thaáp, taûi troïng nhoû vaø
coù nhöõng nhöôïc ñieåm:
- Khoâng ñieàu chænh ñöôïc khe hôû höôùng kính khi oå bò moøn.
- Khoâng laép gheùp ñöôïc ñoái vôùi truïc khuyûu.
OÅ gheùp tuy cheá taïo phöùc taïp hôn nhöng khaéc phuïc ñöôïc nhöôïc ñieåm cuûa oå nguyeân,
do ñoù phaïm vi öùng duïng roäng hôn.
b) OÅ laên:
Phaàn töû cô baûn cuûa oå laên: voøng trong 2, voøng ngoaøi 1, giöõa laø caùc con laên coù daïng
caàu 3 hay daïng truï. Ñeå traùnh caùc con laên tieáp xuùc vôùi nhaukhi oå laøm vieäc ( choáng
moøn ), ngöôøi ta laép voøng caùch 4 ñeå giöõ caùc con laên 1 khoaûng caùch nhaát ñònh (hình
9.4).
Hình 9.4
Tuøy theo hình daïng cuûa voøng trong, voøng ngoaøi vaø caùc con laên, oå laên coù caùc loaïi
sau:
- OÅ bi ñôõ 1 daõy (hình 9.4): ñöôïc duøng phoå bieán nhaát, chuû yeáu ñeå chòu löïc höôùng
taâm nhöng cuõng coù theå chòu ñöôïc löïc doïc truïc baèng 70% löïc höôùng taâm khoâng duøng
tôùi. Loaïi oå naøy coù khaû naêng coá ñònh truïc caû 2 chieàu theo phöông doïc truïc X cho pheùp
phöông truïc nghieâng 1 goùc 1/4 ñoä. Kyù hieäu
Khi laøm vieäc vôùi vaän toác lôùn, toån thaát do ma saùt cuûa loaïi oå naøy seõ nhoû hôn so vôùi
caùc loaïi oå khaùc cuøng kích thöôùc.
- OÅ bi ñôõ loàng caàu 2 daõy (hình 9.5.b): chæ chòu löïc höôùng taâm, coù theå chòu löïc doïc
truïc baèng 20% giaù trò löïc höôùng taâm khoâng duøng tôùi.
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ 195
Hình 9.5
Khi laøm vieäc loaïi oå naøy cho pheùp voøng trong vaø voøng ngoaøi leäch nhau theo chieàu
truïc 1 giaù trò ñaùng keå. Khaû naêng töï löïa quyeát ñònh phaïm vi öùng duïng cuûa oå.
- OÅ ñuõa ñôõ loàng caàu 2 daõy (hình 9.5c): coù ñaëc tính gioáng nhö oå bi ñôõ loàng caàu 2
daõy, nhöng khaû naêng taûi lôùn hôn so vôùi taát caû caùc loaïi oå ñôõ khaùc coù cuøng kích thöôùc.
- OÅ ñuõa ñôõ truï ngaén (hình 9.5d): chæ chòu löïc höôùng taâm, noù cho pheùp caùc voøng oå
dòch chuyeån doïc truïc töông ñoái vôùi nhau, oå ñöôïc laép treân caùc truïc ngaén coù ñoä cöùng
lôùn.
- OÅ kim (hình 9.5e): chæ chòu löïc höôùng kính, kaû naêng taûi cuûa oå kim khaù lôùn trong
khi kích thöôùc höôùng kính khaù nhoû so vôùi caùc loaïi oå laên khaùc.
- OÅ bi ñôõ chaën (hình 9.5g): oå chòu caû löïc höôùng kính vaø löïc doïc truïc, cuõng coù khi chæ
chòu löïc doïc truïc.Loaïi oå naøy, khi laép töøng ñoäi moät, chuùng coù theå chòu löïc doïc truïc taùc
duïng caû hai chieàu. Ngöôøi ta thöôøng duøng loaïi naøy treân nhöõng truïc cöùng coù vaän toác
quay cao.
- OÅ ñuõa coân ñôõ chaën (hình 9.5h): oå chòu ñöôïc caû löïc höôùng taâm vaø löïc doïc truïc,
thöôøng ñöôïc laép treân nhöõng truïc coù vaän toác quay nhoû vaø trung bình. Khaû naêng taûi
lôùn, ñieàu chænh oå thuaän lôïi. Vôùi oå naøy, voøng ngoaøi vaø voøng trong khoâng cho pheùp
dòch chuyeån töông ñoái, do ñoù yeâu caàu truïc phaûi cöùng vaø laép ñaët chính xaùc. Cuõng nhö
oå bi ñôõ chaën, oå ñuõa coân ñôõ chaën ñöôïc laép theo töøng ñoâi ñeå khaéc phuïc löïc doïc truïc
theo caû hai chieàu.
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ
196
- OÅ bi chaën: loaïi oå naøy chæ chòu ñöôïc löïc doïc truïc, laøm vieäc vôùi vaän toác thaáp vaø
trung bình. ÔÛ oå bi chaën 1 lôùp (hình 9.5i) coù 1 voøng ñöôïc laép chaët vôùi truïc, coøn voøng
kia laép coù khe hôû vaø noù chòu löïc doïc truïc 1 chieàu; ôû oå bi chaën 2 lôùp (hình 9.5k) coù
voøng giöõa laép chaët vôùi truïc vaø noù chòu ñöôïc löïc doïc truïc theo hai chieàu.
9.2.1.2. Öu nhöôïc ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng:
Hieän nay phaïm vi öùng duïng cuûa oå tröôït heïp hôn oå laên, nhöng 1 soá tröôøng hôïp sau
duøng oå tröôït coù nhieàu öu ñieåm:
- Khi truïc quay vôùi vaän toác raát cao, vì neáu duøng oå laên tuoåi thoï seõ thaáp.
- Khi yeâu caàu phöông truïc raát chính xaùc.
- Khi ñöôøng kính truïc khaù lôùn ( d ≥ 1mm ), neá duøng oå laên phaûi töï cheá taïo, giaù thaønh
seõ cao.
- Khi khoù thaùp laép ( oå truïc khuyûu ).
- Khi oå laøm vieäc trong moâi tröôøng ñaëc bieät ( ví duï moâi tröôøng aên moøn ), luùc aáy caàn
phaûi choïn vaät lieäu oå tröôït thích hôïp ( goã, cao su, grafit…)
- Khi coù taûi troïng va ñaäp, dao ñoäng, duøng oå tröôït coù khaû naêng giaûm aûnh höôûng xaáu
cuûa nhöõng daïng taûi troïng naøy, nhôø taùc duïng giaûm chaán maøng daàu.
- Trong caùc cô caáu coù vaän toác thaáp, khoâng quan troïng, reû tieàn.
Noùi chung so vôùi oå tröôït, oå laên coù öu ñieåm:
- Moment môû maùy thaáp, chaêm soùc vaø boâi trôn ñôn giaûn.
- Khoâng duøng kim loaïi maøu.
- Möùc ñoä tieâu chuaån hoùa vaø laép daãn raát cao neân giaù thaøng reû khi saûn xuaát lôùn.
9.2.2.Tính toaùn oå.
1- Tính oå tröôït:
Phaàn naøy chæ trình baøy caùch tính toaùn oå tröôït ñôõ laø loaïi duøng phoå bieán trong thöïc teá.
a) Caùc cheá ñoä ma saùt:
- Ma saùt öôùt xaûy ra giöõa 2 beà maët coù chuyeån ñoäng töông ñoái nhöng giöõa chuùng coù
moät lôùp daàu boâi trôn.
- Ma saùt khoâ xaûy ra giöõa 2 beà maët coù chuyeån ñoäng töông ñoái vaø tieáp xuùc tröïc tieáp
vôùi nhau.
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ 197
- Ma saùt nöûa khoâ, nöûa öôùt laø daïng ma saùt trung gian cuûa ma saùt öôùt vaø ma saùt khoâ.
Khi vaän toác goùc cuûa truïc taêng leân, trong oå tröôït coù theå laàn löôït toàn taïi 3 cheá ñoä ma
saùt: nöûa khoâ, nöûa öôùt vaø ma saùt öôùt. Khi quay truïc seõ cuoán daàu boâi trôn vaøo khe hôû
hình neâm giöõa ngoõng truïc vaø loùt oå, taïo ra löïc naâng thuûy ñoäng vaø laøm ngoõng truïc noåi
daàn leân (hình 9.6b).
w
a)
b)
Hình 9.6
Khi vaän toác cuûa ngoõng truïc coøn nhoû ( khôûi ñoäng, taét maùy ) phaàn lôùn beà maët tieáp xuùc
trong oå chöa ñöôïc phuû ñaày daàu boâi trôn, luùc naøy oå laøm vieäc ôû cheá ñoä ma saùt nöûa khoâ.
Khi vaän toác truïc taêng leân, beà maët daøy cuûa lôùp daàu boâi trôn taêng nhöng caùc ñæng nhaáp
nhoâ cuûa beà maët tieáp xuùc vaãn chöa ñöôïc phuû ñaày daàu boâi trôn, neân cheá ñoä ma saùt
trong tröôøng hôïp naøy laø nöûa öôùt.
Tieáp tuïc taêng vaän toác cuûa ngoõng truïc vaø tuaân theo caùc ñieàu kieän xaùc ñònh ( seõ noùi ôû
phaàn tính oå tröôït ) thì 1 lôùp daàu boâi trôn onå ñònh vaø phuû kín caùc nhaáp nhoâ cuûa beà maët
tieáp xuùc trong oå ñöôïc hình thaønh, cheá ñoä ma saùt öôùt xuaát hieän, noù laøm maát hieän
töôïng moøn vaø dính giöõa caùc beà maët tieáp xuùc.
Trong 1 soá tröôøng hôïp khi vaän toác tröôït coøn nhoû, giöõa caùc beà maët tieáp xuùc khoâng
ñöôïc phuû kín daàu boâi trôn, nhöng coù baùm 1 maøng haáp phuï moûng.
Ma saùt öôùt chæ xuaát hieän trong caùc oå tröôït ñaëc bieät tuaân theo nhöõng ñieàu kieän nhaát
ñònh, coøn phaàn lôùn caùc oå ñôõ tröôït laøm vieäc trong caùc ñieàu kieän ma saùt öôùt.
Caùc loaïi ma saùt giôùi haïn, nöûa khoâ, nöûa öôùt goïi laø ma saùt coù boâi trôn khoâng hoaøn
toaøn.
b) Caùc daïng phaù hoûng vaø chæ tieâu tính toaùn:
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ
198
Tuøy thuoäc cheá ñoä taûi troïng vaø cheá ñoä ma saùt, trong oå tröôït coù theå xaûy ra caùc daïng
hoûng sau:
- Moøn: xaûy ra khi khoâng hình thaønh lôùp daàu boâi trôn ma saùt öôùt do daàu coù laãn nhieàu
haït maøi moøn. Moûi roã xaûy ra khi oå chòu taûi ñoäng.
- OÅ bò keït do bieán daïng nhieät hoùa.
Ñeå traùnh caùc daïng hoûng treân toát nhaát cho oå laøm vieäc vôùi cheá ñoä boâi trôn ma saùt öôùt,
do ñoù tính toaùn boâi trôn ma saùt öôùt laø tính toaùn cô baûn ñoái vôùi oå tröôït. Tuy nhieân ñeå
traùnh sai moøn vaø nhieät ñoä quaù cao khi oå laøm vieäc, naâng cao tuoåi thoï oå caàn duøng
phöông phaùp tính quy öôùc theo aùp suaát cho pheùp [p] theo coâng rieâng phaàn khi oå laøm
vieäc [p.v].
+ Tính toaùn theo aùp suaát cho pheùp [p]:
R
p =
,
(9.13)
dl
R: taûi troïng höôùng taâm, N
d: ñöôøng kính oå, mm
l: chieàu daøi oå, mm
Ñieàu kieän:
R
dl
p = ≤ [p],N / mm2
(9.14)
(9.15)
Trò soá [p] tra baûng 9.4
Neáu ñònh tröôùc ñöôïc tæ soá: 1/d = ξ, ta tính ñöôïc ñöôøng kính truïc:
R
d ≥
,mm
ζ.[p]
+ Tính theo coâng rieâng phaàn:
Tích [p.v] phaàn naøo ñaëc tröng cho söï sinh nhieät trong oå vaø söï maøi moøn oå; ñieàu kieän:
p.v ≤ [p.v]
(9.16)
R
d.l
πd.n
60.1000
vôùi p =
vaø vaän toác v =
. Trò soá [p.v] cho ôû baûng 9.4.
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ 199
Baûng 9.4
Trò soá [p] vaø [p.v]
[p], N/mm2 [pv], Nm/mm2.s
Vaät lieäu truïc vaø baïc
Theùp vôùi ñoàng bφOUC663
Theùp toâi vôùi Babít
4 ÷ 6
6 ÷ 10
2 ÷ 4
4 ÷ 6
15 ÷20
1 ÷ 3
Theùp vôùi gang
+ Tính toaùn oå tröôït boâi trôn ma saùt öôùt:
Nhöõng ñieàu kieän ñeå oå tröôït laøm vieäc trong cheá ñoä ma saùt öôùt:
- Khe hôû giöõa baïc loùt vaø nhoõng truïc phaûi ñaït giaù trò yeâu caàu.
- Daàu phaûi coù ñuû ñoä nhôùt caàn thieát vaø lieân tuïc laøm ñaày khe hôû oå.
- Vaän toác tröôït ñuû lôùn ñeå taïo ra löïc naâng thuûy ñoäng caàn thieát vaø taïo khe hôû daàu
hình neâm.
Cheá ñoä ma saùt öôùt chæ nhaän ñöôïc khi thieát keá ñuùng vaø cheá taïo oå caån thaän.
Döïa vaøo lyù thuyeát boâi trôn thuûy ñoäng, ta thaáy aùp löïc thuûy ñoäng chæ ñöôïc taïo ra trong
khe hôû hình neâm (hình 9.7). Chieáu daøy cuûa lôùp daàu taïi vò trí hôïp nhaát hmin phuï thuoäc
cheá ñoä laøm vieäc cuûa oå. Ñoä nhôùt cuûa daàu vaû vaän toác goùc cuûa ngoõng truïc caøng lôùn thì
h
min caøng lôùn, khi taûi troïng taêng hmin giaûm ñi.
Vôùi cheá ñoä laøm vieäc oån ñònh hmin caàn lôùn hôn toång chieàu cao nhaáp nhoâ beà maët ngoõng
truïc vaø baïc loùt:
1
w
3
2
Hình 9.7
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ
200
Hmin ≥ K(RZ1 + RZ2)
(9.17)
Vôùi RZ1, RZ2: ñoä nhaáp nhoâ ngoõng truïc, baïc loùt.
K: heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa vieäc cheá taïo, laép raùp oå khoâng chính xaùc, möùc ñoä
bieán daïng ñaøn hoài cuûa truïc K ≥ 2
Ñeå xaùc ñònh hmin ta caàn tính heä soá khaû naêng taûi cuûa oå: Φ .
p.ψ2
Φ =
(9.18)
(9.19)
μ.ω
Döïa vaøo Φ, ξ tra baûng tìm ñoä leäch taâm töông ñoái cuûa oå χ.
d
2
Hmin = ψ.
Vôùi: ψ =
(
1− χ
)
D − d
d
D: ñöôøng kính baïc loùt
d: ñöôøng kính ngoõng truïc
ψ: ñoä hôû töông ñoái
μ: ñoä nhôùt daàu boâi trôn
πn
30
ω: vaän toác cuûa ngoõng truïc, ω =
Khi ψ caøng nhoû thì p caøng lôùn.
2- Tính oå laên:
a) Caùc daïng hoûng vaø chæ tieâu tính toaùn
- Bieán daïng deûo beà maët laøm vieäc: do chòu taûi va ñaäp hay taûi troïng tónh quaù lôùn khi
oå khoâng quay hay quay chaäm ( oå caàu truïc maùy tôøi…)
- Troùc vì moûi beà maët laøm vieäc: do öùng suaát tieáp xuùc thay ñoåi khi oå quay. Troùc laø
daïng hoûng chuû yeáu trong caùc oå laøm vieäc vôùi soá voøng quay cao, chòu taûi lôùn vaø khoâng
coù buïi loït vaøo ( oå trong hoäp toác ñoä, hoäp giaûm toác,…)
- Moøn voøng vaø con laên do oå döõ khoâng saïch (oå trong oâtoâ maùy keùo, maùy xaây döïng,…)
- Vôõ voøng caùch do löïc ly taâm vaø taùc duïng cyûa con laên gaây ra.
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ 201
- Vôõ voøng oå vaø con laên, xaûy ra khi oå bò quaù taûi do va ñaäp, chaán ñoäng hay laép gheùp
khoâng chính xaùc.
b) Tính oå laên theo khaû naêng taûi tónh:
Khi caùc oå khoâng quay, oå truïc quay laéc ñi laéc laïi hay quay vôùi n ≤ 1 voøng/phuùt seõ
ñöôïc tính toaùn theo chæ tieâu naøy. Taûi troïng cho pheùp lôùn nhaát nhoû hôn 1/4 taûi troïng
phaù hoûng.
Ñoái vôùi oå bi:
Q
3
[
]
σtx = 2000
≤
σ tx
(9.20)
Z.d2b
do ñoù:
3
[ ]
σ tx
2000
⎛
⎜
⎝
⎞
⎟
⎠
Q ≤
.Z.d2 , Z: soá bi, d : ñöôøng kính bi
b
b
Ñoái vôùi oå ñuõa:
Q
Z.dñ .lñ
σtx = 550
≤
[
σ tx
]
(9.21)
do ñoù:
2
[ ]
σ tx
550
⎛
⎜
⎝
⎞
⎟
⎠
Q ≤
.Z.dñ .lñ = ψ.Z.dñ .lñ = [Q].
Vôùi dñ, lñ : ñöôøng kính vaø chieàu daøi ñuõa; [Q] : taûi troïng cho pheùp trong caùc soå tay veà
oå laên; ψ : heä soá tính toaùn soá lieäu trong baûng 9.5 (ñeå so saùnh vôùi caùc giaù trò ñaõ tính).
Baûng 9.5
Trò soá heä soá ψ cuûa moät soá loaïi oå laên.
ψ
ψ
Loaïi oå bi
OÅ ñôõ 1 daõy
Loaïi oå ñuõa
8,5
7,2
OÅ ñuõa truï ngaén ñôõ
OÅ ñôõ loàng caàu 2 daõy
16
30
OÅ ñôõ loàng caàu 2 daõy
OÅ ñôõ chaën 1 daõy
OÅ ñôõ chaën
0,5cosβ OÅ ñuõa coân ñôõ chaën 16cosβ
33 OÅ ñuõa truï chaën 60
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ
202
Z: soá con laên, ñoái vôùi oå nhieàu daõy Z laø soá con laên trong 1 daõy.
c) Tính oå laên theo ñoä beàn laâu:
Nhöõng oå coù soá voøng quay n ≥ 10 voøng/phuùt ñöôïc tính theo ñoä beàn laâu.
Qua thöïc nghieäm, quan heä giöõa taûi Q vaø tuoåi thoï (nh) cuûa oå ñöôïc bieåu thò baèng coâng
thöùc sau:
Q. (n.h)0,3 = C
(9.22)
C: heä soá taûi cuûa oå. Cchính laø giaù trò taûi troïng Q cuûa oå laên coù vaän toác goùc ω = 1 rad/s
coù tuoåi thoï h = 1 giôø. Giaù trò cuûa C cho trong caùc soå tay töông öùng vôùi loaïi vaø côõ oå.
Q ñöôïc tính baèng kg, daN vaø xaùc ñònh tuøy theo kieåu oå.
+ Ñoái vôùi oå ñôõ:
Q = (R. Kv + mA). Kñ.Kt
(9.23)
Trong ñoù:
R: laø taûi höôùng taâm
A: laø taûi doïc truïc
m- heä soá chuyeån ñoåi taûi doïc truïc thaønh taûi höôùng taâm ( baûng 9.6).
Kv- heä soá ñoäng hoïc. Khi voøng ngoaøi quay: oå bi ñôõ loøng caàu 2 daõy coù Kv = 1,1; caùc oå
khaùc Kv = 1,35. Khi voøng trong quay Kv = 1.
Kñ- heä soá taûi troïng va ñaäp ( baûng 9.7 )
Kt- heä soá nhieät ñoä. Khi t < 100oC: Kt = 1.
Khi 100oC < t ≤ 125oC: Kt = 1,01.
Khi 125oC < t ≤ 150oC: Kt = 1,1.
Khi 150oC < t ≤ 200oC: Kt = 1,25.
Khi 200oC < t ≤ 250oC: Kt = 1,4.
+ Ñoái vôùi oå ñôõ chaën:
Luùc naøy löïc doïc truïc ñöôïc thay baèng toång löïc doïc truïc ΣA taùc duïng leân oå goàm: A,
S1,S2.
S1 = 1,3 R1.tgβ
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ 203
S2 = 1,3 R2.tgβ
(9.24)
β: goùc tieáp xuùc giöõa bi vaø voøng trong
A
S2
S1
R1
R2
l
Hình 9.8
Q = (R. Kv + mΣA) Kt.Kñ
Chieàu döông cuûa löïc doïc truïc laø chieàu maø oå coù khaû naêng chòu ñöôïc löïc doïc truïc. Khi
ΣA < 0 thì xem nhö ΣA = 0.
+ Ñoái vôùi oå chaën:
Q = A.Kt.Kñ
(9.25)
Chuù yù: Moãi loaïi oå ñeàu laøm vieäc thích hôïp vôùi soá voøng quay nhaát ñònh, goïi laø soá voøng
quay giôùi haïn ngh. Khi oå laøm vieäc vôùi soá voøng quay n > ngh (oå laên cao toác) löïc ly taâm
laøm oå moøn nhanh, tuoåi thoï oå giaûm.
Vì vaäy khi tính heä soá khaû naêng taûi cuûa oå coù n > ngh, ta ñöa vaøo heä soá kn:
Q
C =
(n.h)0,3
(9.26)
kn
kn phuï thuoäc vaøo tæ soá n/ngh vaø cho ôû baûng 9.8
• Heä soá m phuï thuoäc tæ soá R/A khi R/A (≤ 1; ≈ 2; > 2) thì giaù trò m trong baûng 9.6
ñöôïc nhaân töông öùng vôùi (1,25; 1,15; 1,0)
- Neáu oå laøm vieäc vôùi cheá ñoä taûi troïng thay ñoåi, ñeå tính C, duøng taûi troïng töông
ñöông xaùc ñònh theo ñieàu kieän coäng baäc 1 ñôn giaûn caùc toån thaát moûi:
Qmtñ .n.h = ∑ Qim .ni .hi
(9.27)
do ñoù:
Giaùo Trình CÔ HOÏC ÖÙNG DUÏNG
CHÖÔNG 9. TRUÏC VAØ OÅ ÑÔÕ
204
Tải về để xem bản đầy đủ
22 trang
13560
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Cơ ứng dụng - Chương 9: Trục, ổ đỡ - Nguyễn Công Hòa", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_co_ung_dung_chuong_9_truc_o_do_nguyen_cong_hoa.pdf
