Bài giảng Chi tiết máy - Chương 11: Ổ trượt
Chương 11. Ổ trượt
11.8 Ổ trượt bôi trơn thủy
tĩnh
11.1 Khái niệm chung
11.2 Các dạng bôi
trơn
11.6 Tính toán thiết kế
ổ trượt
11.3 Định luật Petroff
11.7 Trình tự tính toán
thiết kế ổ trượt
11.4 Nguyên lý bôi trơn thủy
động
11.5 Các dạng hỏng và chỉ
tiêu tính
1
Chương 11. Ổ trượt
11.1 Khái niệm chung
1. Ñònh nghóa:
OÅ truïc, taûi troïng töø truïc truyeàn ñeán goái truïc qua beà maët tieáp
xuùc giöõa ngoõng truïc vaø oå, masaùt giöõa ngoõng truïc vaø oå laø
masaùt tröôït.
2. Phaân loaïi:
- Theo beà maët laøm vieäc chia ra: maët truï (H.a), maët noùn (H.c),
maët caàu (H.d), maët phaúng (H.b).
- Theo khaû naêng chòu taûi troïng chia ra: oå ñôõ (H.a), oå ñôõ chaën (H.c,d) vaø oå chaën (H.b).
- Theo phöông phaùp boâi trôn beà maët laøm vieäc: 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 nhôø töø tính).
3. Öu, nhöôïc ñieåm vaø phaïm vi söû duïng:
a. Öu ñieåm: ñoä tin caäy cao khi vaän toác lôùn (khi ñoù oå laên coù tuoåi thoï thaáp); chòu ñöôïc taûi va ñaäp
nhôø khaû naêng giaûm chaán cuûa maøng daàu; kích thöôùc höôùng kính töông ñoái nhoû; laøm vieäc eâm.
b. Nhöôïc ñieåm: yeâu caàu chaêm soùc baûo döôõng thöôøng xuyeân, chi phí daàu boâi trôn lôùn; toån thaát
lôùn veà masaùt khi môû, ñoùng maùy vaø khi boâi trôn khoâng toát; kích thöôùc doïc truïc töông ñoái lôùn.
c. Phaïm vi söû duïng: - Khi keát caáu laøm vieäc vôùi vaän toác lôùn (v > 30m/s) neáu duøng oå laên tuoåi
thoï seõ thaáp; - Caùc maùy moùc thieát bò chòu taûi troïng va ñaäp; - Trong caùc maùy chính xaùc ñoøi hoûi
ñoä chính xaùc höôùng truïc vaø khaû naêng ñieàu chænh khe hôû; - OÅ coù theå laøm vieäc trong moâi tröôøng
ñaëc bieät (nöôùc, aên moøm …); - Duøng trong cô caáu coù vaän toác thaáp reû tieàn, ñöôøng kính lôùn.
Chương 11. Ổ trượt
11.1 Khái niệm chung
4. Keát caáu oå:
Keát caáu oå tröôït ñôn giaûn bao goàm: loùt oå (1), thaân oå (2) vaø raõnh chöùa daàu (3) (h. 9.12).
- Loùt oå thöôøng ñöôïc cheá taïo töø vaät lieäu coù heä soá masaùt nhoû, thoâng thöôøng cheá taïo neàn loùt oå
baèng vaät lieäu bình thöôøng vaø daùn moät lôùp moûng vaät lieäu coù ñoä chòu moøn cao leân beà maët laøm
vieäc cuûa loùt oå, khi loùt oå bò maøi moøn ta chæ caàn thay lôùp kim loaïi moûng naøy.
- Thaân oå coù theå laøm lieàn hay cheá taïo rieâng roài gheùp vôùi thaân maùy, tuøy keát caáu cuûa oå tröôït ta
coù: oå nguyeân (lieàn khoái) vaø oå rôøi (thöôøng goàm hai nöûa gheùp laïi vôùi nhau - thaùo laép deã daøng, coù
theå ñieàu chænh khe hôû giöõa ngoõng truïc vaø loùt oå nhöng oå nguyeân cöùng vaø reû hôn oå gheùp).
- Raõnh daàu giuùp phaân boá ñeàu daàu boâi trôn trong oå, raõnh daàu coù theå naèm theo chieàu doïc truïc
hoaëc voøng theo chu vi cuûa oå, chieàu daøi raõnh daàu doïc thöôøng laáy baèng 0,8 chieàu daøi loùt oå ñeå
daàu khoâng bò öùa ra hai meùp oå. Vò trí choã cho daàu phaûi naèm ngoaøi vuøng coù aùp suaát thuûy ñoäng,
neáu khoâng khaû naêng taûi cuûa daàu seõ bò giaûm.
Tröôøng hôïp bieán daïng lôùn hoaëc khoù laép raùp truïc, duøng oå töï löïa coù loùt oå vôùi maët ngoaøi daïng
maët caàu cho pheùp oå quay töông ñoái vôùi ñöôøng taâm cuûa truïc.
Chương 11. Ổ trượt
11.1 Khái niệm chung
5. Vaät lieäu oå tröôït:
- Ngoõng truïc caàn toâi beà maët ñeå coù ñoä raén cao, ít bò moøn.
- Ñoái vôùi loùt oå caàn choïn vaät lieäu thoûa maõn caùc yeâu caàu: heä soá masaùt giöõa loùt oå vaø ngoõng truïc
thaáp; ñaûm baûo ñoä beàn moûi; coù khaû naêng choáng moøn vaø dính; daãn nhieät toát; deã taïo thaønh maøng
daàu boâi trôn; coù khaû naêng chaïy moøn toát…
Trong thöïc teá coù theå chia vaät lieäu loùt oå ra laøm 3 nhoùm: vaät lieäu kim loaïi (ñoàng thanh, babít,
hôïp kim nhoâm, hôïp kim keõm, ñoàng thau, gamg xaùm); vaät lieäu goám kim loaïi (boät ñoàng thanh -
graphit, boät saét, boät saét graphít…) vaø vaät lieäu khoâng kim loaïi (chaát deûo, goã, cao su, graphít…).
11.2 Các dạng bôi trơn
Tuøy theo ñieàu kieän boâi trôn oå coù caùc daïng masaùt sau:
- Masaùt öôùt: ñöôïc hình thaønh khi beà maët ngoõng truïc vaø loùt oå ñöôïc
ngaên caùch bôûi lôùp daàu boâi trôn coù chieàu daøy lôùn hôn toång soá ñoä
nhaáp nhoâ beà maët: h > Rz1 + Rz2
vaø heä soá masaùt phuï thuoäc vaøo ñoä nhôùt cuûa daàu, f = 0,001
- Masaùt nöûa öôùt: hình thaønh khò h < Rz1 + Rz2, heä soá masaùt khoâng nhöõng phuï thuoäc vaøo ñoä
nhôùt daàu boâi trôn maø coøn phuï thuoäc vaøo caëp vaät lieäu cheá taïo ngoõng truïc vaø loùt oå, f = 0,01 0,1.
- Masaùt khoâ: masaùt giöõa caùc beà maët tuyeät ñoái saïch tieáp xuùc vôùi nhau, f = 0,4 1.
0,008.
Chương 11. Ổ trượt
11.2 Các dạng bôi trơn (t)
- Masaùt nöûa khoâ: beà maët laøm vieäc luoân toàn taïi maøng moûng khí, hôi aåm hoaëc môõ haáp thuï töø
moâi tröôøng xung quanh, f = 0,1 0,4.
Nhö vaäy oå tröôït laøm vieäc toát nhaát khi baûo ñaûm cheá ñoä boâi trôn masaùt öôùt. Cheá ñoä boâi trôn
masaùt öôùt coù theå thöïc hieän baèng boâi trôn thuûy tónh (bôm daàu vôùi aùp suaát cao ñuû lôùn ñeå naâng
ngoõng truïc leân - ñoøi hoûi nhieàu thieát bò neùn vaø daãn daàu phöùc taïp nhöng ñònh taâm truïc chính xaùc
vaø giaûm moøn khi môû maùy vaø döøng maùy) hay boâi trôn thuûy ñoäng (taïo ñieàu kieän nhaát ñònh ñeå
daàu theo ngoõng truïc vaøo trong khe hôû cuûa oå taïo neân aùp suaát thuûy ñoäng).
11.3 Ñònh luaät Petrov
Neáu lôùp boâi trôn giöõa hai beà maët ma saùt lôùn hôn toång ñoä nhaáp nhoâ caùc beà maët ñoù thì ma saùt
ngoaøi giöõa caùc beà maët vaät raén laøm vieäc seõ bieán thaønh ma saùt trong cuûa lôùp daàu boâi trôn. Söû
duïng ñònh luaät Niutôn ñoái vôùi ma saùt cuûa chaát loûng ta coù: Fms =
μ.A.2.v/
δ
trong ñoù: Fms - löïc ma saùt; μ - ñoä nhôùt ñoäng löïc cuûa daàu (cP); v - vaän toác tröôït mm/s; δ - ñoä hôû
höôùng kính, mm; A = π.d.l - dieän tích beà maët ma saùt, mm2.
Fms = Fr.f ; trong ñoù: Fr - taûi troïng höôùng taâm taùc duïng vuoâng goùc beà maët ma saùt, f - heä soá ma
saùt. Do ñoù: Fr.f = 2.
trong tröôøng hôïp oå tröôït: v =
cuûa oå, vg/ph. f = 2. .d.
saùt f vaø ñaëc tính cheá ñoä ma saùt trong oå (p.n/μ) coù söï lieân heä tuyeán tính khi boâi trôn ma saùt öôùt.
μ.
Π
.d.l.v / δ f = 2.
μ.
Π
.d.l.v / (Fr.δ); Fr = p.d.l
f = 2.
μ.
Π
.v / (p.
δ
)
Π
.d.n/60, trong ñoù: d - ñöôøng kính oå tröôït, mm; n - soá voøng quay
Π
μ.n / (60.p. ) : Coâng thöùc naøy goïi laø ñònh luaät Petrov. Heä soá ma
δ
Chương 11. Ổ trượt
11.4 Nguyên lý bôi trơn thủy động
Gæa söû coù hai taám phaúng (1) vaø (2) nghieâng vôùi nhau moät goùc naøo ñoù
chuyeån ñoäng vôùi vaän toác v (h.a). Lôùp boâi trôn giöõa 2 taám coù ñoä nhôùt
ñoäng löïc
. Khi taám (1) chuyeån ñoäng töông ñoái vôùi taám (2), daàu
chuyeån ñoäng theo vaø bò doàn vaøo phaàn heïp cuûa khe hôû vaø bò neùn laïi taïo
neân aùp suaát dö p. Söï thay ñoåi aùp suaát trong lôùp daàu naèm giöõa 2 taám
ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông trình Reynolds:
dp / dx = 6
- ñoä nhôùt ñoäng cuûa daàu boâi trôn cP (10-3 Ns/m2); v - vaän toác
v (h - hm) / h3
trong ñoù:
(m/s); hm - trò soá khoaûng hôû taïi tieát dieän coù aùp suaát lôùn nhaát; h - trò so
khe hôû taïi tieát dieän coù toïa ñoä x.
Nhö vaäy, ñieàu kieän ñeå hình thaønh cheá ñoä boâi trôn masaùt öôùt baèng
phöông phaùp thuûy ñoäng laø:
- Giöõa hai beà maët tröôït coù khe hôû hình cheâm;
- Daàu phaûi coù ñoä nhôùt nhaát ñònh vaø lieân tuïc chaûy vaøo khe hôû hình
cheâm;
- Vaän toác töông ñoái giöõa hai beà maët phaûi coù phöông chieàu thích hôïp vaø
trò soá ñuû lôùn ñeå ñaûm baûo aùp suaát sinh ra trong lôùp daàu coù ñuû khaû naêng
caân baèng vôùi taûi troïng ngoaøi.
Chương 11. Ổ trượt
11.4 Nguyên lý bôi trơn thủy động
Khaû naêng taûi cuûa oå tröôït: Ñoái vôùi oå tröôït ñôõ, khe hôû hình cheâm ñöôïc ñònh
saün bôûi keát caáu (vì ñöôøng kính cuûa truïc vaø oå khaùc nhau neân taâm cuûa chuùng
leäch nhau moät khoaûng e). Khi quay ngoõng truïc cuoán daàu vaøo khoaûng heïp daàn
giöõa ngoõng truïc vaø oå, bò neùn laïi taïo thaønh aùp suaát dö vaø khi truïc quay ñaït toác
ñoä ñuû lôùn thì ngoõng truïc ñöôïc naâng leân (h.b).
Ñeå giaûi phöông trình Reynolds cho oå tröôït, ta ñöa heä toïa ñoä ñang xeùt veà he
toïa ñoä cöïc (r,
trong ñoù: = 2 v / d =
cuûa ngoõng truïc trong 1 phuùt.
Ñaët: = (D - d) - ñoä hôû ñöôøng kính;
vôùi: D, d - ñöôøng kính loùt oå vaø ngoõng truïc; e - ñoä leäch taâm tuyeät ñoái:
): dx = r d ; v = r
n / 30 - vaän toác goùc cuûa ngoõng truïc; n - soá voøng quay
= (D - d) / d = / d - ñoä hôû töông ñoái
e =
hmin =
h = D / 2 - [d cos
vì goùc
/ 2 – hmin ;
- ñoä leäch taâm töông ñoái:
(1 - ) / 2 ; chieàu daøy lôùp daàu taïi tieát dieän goùc
/ 2 + e cos( )] = (D - d cos ) / 2 + e cos
(giöõa baùn kính tôùi taâm ngoõng truïc vaø loùt oå) raát nhoû neân coi cos
do ñoù: h = (D - d) / 2 + e cos / 2 + e cos ; h = / 2 (1 + cos
Chieàu daøy lôùp daàu taïi tieát dieän coù aùp suaát lôùn nhaát (pmax) o seõ laø:
ho = / 2 (1 + coso
= e / ( / 2) = 2 e /
/ 2 - e =
seõ laø:
-
1
=
)
)
Chương 11. Ổ trượt
11.4 Nguyên lý bôi trơn thủy động
Khaû naêng taûi cuûa oå tröôït (t):
thay caùc giaù trò cuûa h , ho, dx = r d
(cos - coso)]
dp = ------------------------------ d
2 (1 + )3]
cos
vaø
=
/ d ta coù:
6
[
2
vaø
p =
dp
(
1
Khaû naêng taûi cuûa oå caân baèng vôùi taûi troïng ngoaøi Fr ñöôïc xaùc ñònh baèng tích phaân hình chieáu
cuûa aùp suaát leân phöông cuûa taûi troïng doïc truïc (mieàn tích phaân laø mieàn boâi trôn thuûy ñoäng töø
1 ñeán 2 vaø coù chieàu daøi l cuûa oå): dFr = p l cos(a
cung bao goùc d : d(lc) = (d / 2) d . Do ñoù: 2
hay: Fr = (l d / 2) p [-cos(a
1
)3 d
[-cos(a + ))] d
+ ) d(lc) ; trong ñoù d(lc) - chieàu daøi
dFr = p l d / 2 cos(a
+
) d
+
)] d
= (
/
2) l d CF
22
vôùi
CF = 3 (cos
11
CF ñöôïc goïi laø heä soá khaû naêng taûi cuûa oå, ñöôïc xaùc ñònh theo ñoà thò (
- coso) / (1 +
cos
Φ
)
hay coâng thöùc sau: CF = m / (1-
) - m = m
/ (1 - )
trong ñoù m phuï thuoäc vaøo (l/d):
l/d
m
0,8
0,66
0,9
0,75
1
0,85
1,2
1
1,5
1,1
Chương 11. Ổ trượt
11.5 Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính
Caùc daïng hoûng chuû yeáu cuûa oå tröôït laø moøn, dính vaø moûi roã beà maët…
Moøn xaûy ra khi giöõa loùt oå vaø ngoõng truïc khoâng hình thaønh lôùp daàu boâi trôn, khi lôùp daàu boâi trôn
khoâng ñuû daøy ñeå ngaên caùch söï tieáp xuùc tröïc tieáp cuûa hai beà maët ngoõng truïc vaø loùt oå, khi ñoùng môû
maùy, khi daàu coù buïi maøi … Dính thöôøng xaûy ra do aùp suaát vaø nhieät ñoä cuïc boä trong oå lôùn, khoâng hình
thaønh ñöôïc lôùp daàu boâi trôn khieán ngoõng truïc vaø loùt oå tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi nhau. Moûi roã lôùp beà maët
xaûy ra khi ngoõng truïc chòu taûi troïng thay ñoåi lôùn (maùy coù pistoâng, maùy coù va ñaäp, maùy rung…)
Tính toaùn chuû yeáu cuûa oå tröôït: toát nhaát laø oå tröôït ñöôïc boâi trôn masaùt öôùt neân tính toaùn boâi trôn
masaùt öôùt laø tính toaùn cô baûn ñoái vôùi oå tröôït. Trong thöïc teá thöôøng laøm vieäc ôû cheá ñoä nöûa khoâ, nöûa
öôùt, do ñoù ta phaûi tính oå theo masaùt nöûa öôùt töùc laø tính toaùn aùp suaát sinh ra treân beà maët [p] hoaëc
tích soá giöõa aùp suaát beà maët vaø vaän toác tröôït [pv] khoâng ñöôïc vöôït quaù giaù trò cho pheùp ñeå haïn cheá
moøn vaø dính. Ngoaøi ra cuõng caàn tính toaùn nhieät cho oå tröôït.
11.6 Tính toán thiết kế ổ trượt
1. Tính toaùn quy öôùc oå tröôït khi boâi trôn ma saùt nöûa öôùt: Thöôøng tính toaùn trong tröôøng hôïp oå quay
chaäm, boâi trôn giaùn ñoaïn:
tröôøng hôïp cho tröôùc
1; [p] - aùp suaát cho pheùp; Fr - taûi troïng höôùng taâm; l - chieàu daøi oå; d - ñöôøng kính ngoõng truïc.
Tính theo tích [pv]: p.v [p.v]
ñoái vôùi loùt oå laøm baèng gang, ñoàng thanh [p] = 2
[p] = 5 15Mpa vaø [p.v] = 5 10.
p = Fr / (l d)
[p]
= l / d ta coù coâng thöùc thieát keá: d Fr / ( [p]) ; trong ñoù giaù trò cuûa = 0,5
6Mpa vaø [p.v] = 4 8Mpa m/s. Vaät lieäu babít thì
Chương 11. Ổ trượt
11.6 Tính toán thiết kế ổ trượt (t)
2. Tính toaùn boâi trôn ma saùt öôùt:
Ñieàu kieän boâi trôn masaùt öôùt: chieàu daøy lôùp daàu boâi trôn phaûi lôùn hôn toång nhaáp nhoâ beà maët
ngoõng truïc vaø loùt oå töùc:
hmin S (Rz1 + Rz2)
trong ñoù: hmin - chieàu daøy nhoû nhaát cuûa lôùp daàu trong oå; S - heä soá an toaøn quy öôùc, thöôøng
S = 2 ; Rz1, Rz1 - ñoä nhaáp nhoâ beà maët ngoõng truïc vaø loùt oå, thöôøng khoaûng 0,2
6,3m.
11.7 Trình tự tính toán thiết kế ổ trượt
1. Choïn tæ soá
2. Kieåm tra [p] vaø [p v] theo:
3. Xaùc ñònh ñoä hôû töông ñoái theo coâng thöùc:
sb d; trong ñoù v laø vaän toác voøng hay coøn goïi laø vaän toác tröôït cuûa oå.
4. Choïn kieåu laép: thöôøng duøng H7/f7, H9/e8; H9/d9…; xaùc ñònh max vaø min vaø:
= (max min) / 2; tính laïi / d
5. Löïa choïn loaïi daàu boâi trôn, xaùc ñònh theo coâng thöùc:
= l / d = 0,5 1
p = Fr / (l d)
[p] vaø
p.v [p.v]
= 0,8 10-3 v0,25 ; tính sb theo coâng thöùc:
=
+
=
=
o (to / t)m
vôùi o - ñoä nhôùt daàu ôû nhieät ñoä to; m - chæ soá muõ,
6. Tính heä soá khaû naêng taûi theo coâng thöùc:
m = 2,6
3
CF=Fr2/ ( .l.d);
xaùc ñònh ñoä leäch taâm töông ñoái
theo CF, sau ñoù xaùc ñònh hmin:
hmin = (1 - ) / 2
Chương 11. Ổ trượt
11.7 Trình tự tính toán thiết kế ổ trượt (t)
7. Xaùc ñònh giaù trò tôùi haïn cuûa beà daøy daàu boâi trôn hth:
hth = Rz1 + Rz2
(Rz1 vaø Rz2 - tra baûng ñoä nhaün)
8. Kieåm tra ñoä tin caäy S:
S = hmin / hth [S] = 2
3. Tính toaùn nhieät:
- Nhieät löôïng sinh ra trong oå trong 1s:
- Nhieät löôïng thoaùt theo daàu qua oå:
- Nhieät löôïng thoaùt qua truïc, oå truïc:
Qt = Fr .v.f.10-3
Qt1 = C.
.Q.
t
Qt2 = KT..d.l.
t
ta coù:
Qt = Qt1 + Qt2
t = tr - tv = f.Fr.v / [1000.(C.
.Q + KT..d.l)]
hay
tr = tv + f.Fr.v / [1000.(C.
.Q + KT..d.l)] tlv
trong ñoù: f - heä soá masaùt; C = 1,7
kg/m3 - khoái löôïng rieâng cuûa daàu; Q - löu löôïng daàu chaûy qua oå (ñoà thò); KT = 0,04
kw/m3oC - heä soá thoaùt nhieät qua truïc vaø thaân oå; tlv = 80
t= 35
45oC - nhieät ñoä ñaàu vaøo.
2,1 KJ/kgoC - nhieät dung rieâng cuûa daàu;
= 850
900
0,08
100oC - nhieät ñoä laøm vieäc cuûa daàu;
HẾT CHƯƠNG 11
Chương 11. Ổ trượt
Câu 1: Cho trước áp suất cho phép trong ổ trượt đỡ [p]=10MPa và tỷ số chiều
dài/đường kính ngõng trục (l/d) bằng 1,1. Đường kính tính toán của ngõng trục (d, mm)
theo áp suất cho phép khi chịu tải hướng tâm R=13500N là?:
a. 35,0
b. 30,0
c. 40,0
d. 45,0
Câu 2: Cho trước tích số [pv] trong ổ trượt đỡ là 15 Mpa.m/s và tỷ số chiều dài/đường
kính ngõng trục (l/d) bằng 1,1. Trục quay với tốc độ 950 vg/ph. Đường kính tính toán
của ngõng trục (d, mm) theo tích số pv cho phép khi chịu tải hướng tâm R=13500N là?:
a. 40,7
b. 38,7
c. 36,7
d. 42,7
Câu 3: Cho ổ trượt bôi trơn thủy động có độ hở hướng kính δ = 0,5 mm, khi làm việc có
độ lệch tâm e = 0,2 mm. Khe hở nhỏ nhất giữa ngõng trục và lót ổ là?:
a. 0,05
b. 0,10
c. 0,15
d. 0,20
Câu 4: Cho ổ trượt bôi trơn thủy động có độ hở hướng kính δ = 0.2 mm, khi làm việc có
độ lệch tâm e = 0.05 mm. Biết hệ số an toàn là 2. Xác định tổng độ nhám (m) lớn nhất
của ngõng trục và lót ổ?
a. 20
b. 25
c. 30
d. 35
13 trang
19/04/2022
1180
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Chi tiết máy - Chương 11: Ổ trượt", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_chi_tiet_may_chuong_11_o_truot.pdf
