NGHIÊN CỨU: Ỗ BI 6208

NGHIÊN CỨU: Ỗ BI 6208

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT

BÀI TIỂU LUẬN NGHIÊN CỨU: Ỗ BI 6208

GVHD: LÊ VĂN BÌNH

SVTH :

A- TÌM HIỂU QUA VỀ VẬT LIỆU CHẾ TẠO

1 Thép chế tạo máy

1.1 Các yêu cầu chung

Các chi tiết máy truyền động cần phải có độ cứng vững, độ bền đạt yêu cầu đối với biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo, độ tin cậy và độ bền lâu đảm bảo Trong số các loại vật liệu khác nhau, thỏa mãn tốt nhất các yêu cầu nêu trên là hợp kim trên cơ sở sắt

đó là gang và đặc biệt là thép Độ cứng vững cao và giá thành rẻ làm cho thép được ứng dụng rộng rãi để chế tạo các kết cấu trong ngành xây dựng, vỏ, thân máy, ốc vít Thông thường các loại thép sử dụng chế tạo máy phải đáp ứng được các yêu cầu cơ bản sau:

a- Cơ tính:

Tính chất cơ bản của chi tiết máy là khả năng chịu tải trọng tĩnh và động do vậy yêu cầu cơ bản là có độ bền cao và đô dai tốt phù hợp với điều kiện của tải trọng Độ bền cao sẽ giúp máy có công suất lớn nhưng nhẹ và nhỏ gọn Tuy nhiên trong chế tạo máy, người ta coi trọng giới hạn chảy vì các chi tiết máy ở dạng lắp ghép không cho phép có biến dạng dẻo khi làm việc

Độ dai va đập rất quan trọng đối với chi tiết máy chịu tải trọng động do phải tăng tải một cách đột ngột Chính chỉ tiêu này quyết định độ tin cậy khi làm việc, nó đảm bảo khó

bị phá hủy giòn Ngoài ra thep làm chi tiết máy còn đòi hỏi độ cứng cao vì các chi tiết máy cần phải có độ cứng bề mặt cao để đảm bảo tính chống mài mòn khi co sát trong quá trình làm việc

b- Tính công nghệ:

Hầu như tất cả các chi tiết máy trước khi trở thành thành phẩm đều phải trải qua các nguyên công cắt gọt để tạo ra hình dạng, hình dáng, kích thước và đô bóng như xác định, vì thế các loại thép chế tạo máy phải có khả năng gia công thích hợp nhằm làm giảm giá thành sản phẩm

c- Về thành phần hóa học

Thép chế tạo máy theo hàm lượng và tác dụng các nguyên tố hợp kim được chia thành hai nhóm chính và phụ.

+ Nhóm nguyên tố hợp kim chính chiếm tỷ lệ chủ yếu trong các nguyên tố đưa vào, có tác dụng làm tăng độ bền nhờ nâng cao độ thấm tôi đó là các nguyên tố Cr, Mn, Si, Ni …+ Nhóm nguyên tố hợp kim được đưa vào thép với lượng rất nhỏ thường < 0,1% nhằm mục đích cải thiện một vài nhược điểm hay nâng cao một vài tính chất nào đó do nguyên

tố chính đưa vào, đó là các nguyên tố Ti, Zr, Nb, V và Mo

1.2.vật liệu thường dùng để chế tạo ổ bi

Vật liệu chủ yếu để chế tạo vòng trong,vòng ngoài thường là thép crom và hàm lượng cacbon từ 1( 1,1 % như thép ổ lăn Cr15 ), Cr15SiMn, Cr20SiMn ,SỤ2 ,AISI 52100

…các loại thép này có độ rắn từ HRC 58 đến HRC65 ngoài ra còn dùng thép hợp kim ít cacbon như 18CrT,20CrNi4A…thấm than rồi tôi.khi ổ bi làm việc trong môi trường an mòn, người ta có thể dùng thép không rĩ,gốm,chất dẽo… khi làm việc ở nhiệt độ cao,ta dùng thép chịu nhiệt

Dể chế tạo ổ bi ,người ta dùng các loại vật liệu vòng trong hoặc vòng ngoài.tuy nhiên ,khi ổ làm việc với vận tốc cao ,ta nên chế tạo con lăn bằng các loại vật liệu khối lượng riêng thấp để giảm ồn,giảm lực ly tâm và áp lực tác dụng lên vòng ngoài ổ.một số hảng chế tạo con lăn từ gốm kim loại [27,60]

Vòng cách được chế tạo bằng phương pháp dập từ các vật liệu giảm ma sát như thép

ít cacbon.khi ổ làm việc với vận tốc cao,ta có thể sử dụng đồng thanh,hợp kim nhôm,gốm kim loại,tectolit, poliamid và các loại chất dẽo khác

1.3 Các nhóm thép chế tạo máy

Có ba nhóm thép chế tạo máy chính với các đặc điểm khác nhau về thành phần cacbon, hợp kim, chế độ nhiệt luyện, cơ tính và công dụng:

+ Thép thấm cacbon có thành phần cacbon thấp (dẻo, dai), muốn đạt độ bền cao phải tôi+ram thấp.

+ Thép hóa tốt có thành phần cacbon trung bình, để nâng cao cơ tính phải tôi+ram cao.+ Thép đàn hồi có thành phần cacbon tương đối cao, để đạt giới hạn đàn hồi cao phải tôi+ram trung bình

2 Các hợp kim ổ trượt

2.1 Yêu cầu đối với hợp kim làm ổ trượt

Để làm ổ trượt các hợp kim phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:

+ Có hệ số ma sát nhỏ với bề mặt trục thép, đây là yêu cầu quan trọng nhất đối với hợp kim làm ổ trượt Do vậy tổ chức của nó phải tạo ra diện tích tiếp xúc với bề mặt trục là nhỏ nhất và phải có khe hở để chứa dầu bôi trơn Hợp kim được chế tạo theo nguyên lý hạt cứng phân bố trên nền mềm, đây là loại thông dụng nhất, ngoài ra có thể dùng nguyên lý nền cứng hạt mềm có hệ số ma sát lớn hơn Trong quá trình làm việc phần mềm bị mòn đi và tạo thành rãnh chứa dầu bôi trơn

+ Ít làm mòn cổ trục thép, và chịu được áp lực cao để bảo vệ trục thép khỏi mòn do nó đắt hơn Muốn vậy ổ trượt phải được làm bằng các hợp kim mềm để không làm hại trục như Sn, Al, Cu…song lại phải đủ độ bền nhất định để chịu được áp lực cao Để nâng cao khả năng chịu áp lực cao và tiết kiệm kim loại màu, các ổ trượt thường được chế tạo bằng cách đúc trắng hay gắn ép lên trên máng thép

+ Tính công nghệ tốt

+ Giá thành rẻ

2.2 Hợp kim ổ trượt có nhiệt độ chảy thấp

a Babit thiếc

Hợp kim ổ trượt đầu tiên do Babbit (người Anh) tìm ra có sự kết hợp tương đối tốt giữa

ma sát, cơ tính và tính chống ăn mòn song quá đắt do chứa nhiều Sn Thường dùng làm

các ổ trượt quan trọng với tốc độ lớn và trung bình như trong động cơ diezen và tuabin Thường dùng hai mác là 83% Sn-11%Sb-6%Cu và 88%Sn-8%Sb-3%Cu-1%Ni

b Babit chì

Là hợp kim trên cơ sở Pb với 6-16% Sn, 6-16%Sb và 1% Cu với tổ chức là cùng tinh Pb+Sb là nền mềm, các phần tử SnSb, Cu3Sn là hạt cứng

2.3 Hợp kim nhôm làm ổ trượt

Hợp kim nhôm là loại đáp ứng khá toàn diện các yêu cầu của hợp kim ổ trượt và hiện đã được dùng rất rộng rãi nhờ ma sát nhỏ, nhẹ, tính dẫn nhiệt cao, chống ăn mòn cao trong dầu, đặc biệt là cơ tính cao hơn, tuy tính công nghệ hơi kém

Hợp kim nhôm làm ổ trượt phổ biến nhất là hệ Al-Sn, trong đó lượng Sn có thể biến đổi từ 3 đến 20%, chúng tạo nên các pha mềm ngay trong hạt dung dịch rắn của Al, nhờ

đó làm tăng tính chống ma sát Với lượng Sn nhiều hơn 20% được sử dụng để cán ép lên băng thép dẻo dùng trong chế tạo bạc lót

Các ổ trượt bằng hợp kim nhôm chịu được áp lực cao, tốc độ vòng lớn nên được dùng nhiều trong động cơ điêzen

B - Ổ BI VÀ CÁCH CHẾ TẠO Ổ BI 6208

Ổ BI

Là chi tiết dùng để đỡ các trục quay.chụi tác dụng của các lực truyền trên trục và truyền vào thân máy,đồng thời có tác dụng giúp cho trục có vị trí xác định và quay quanh một đường tâm xác định trong máy.kết cấu gối đỡ trục bao gồm thân gối đỡ,ổ trục và một số chi tiết phụ khác.trong đó ổ trục là chi tiết quan trọng nhất.theo laọi ổ trục được dùng,gối đỡ trục được chia làm hai loại chính:gối đỡ làm ổ lăn và gối đỡ làm ổ trượt.khi thiết kế gối đỡ trục cần biết các yếu tố :trị số,phương,chiều và đặc tính tải trọng ,vận tốc,thời gian phục vụ

và điều kiện bôi trơn ,những yêu cầu tháo lắp ,công nghệ chế tạo và một số yêu cầu khác Dựa theo các yêu cầu làm việc đạc tính tải trọng,khả năng bôi trơn và những yêu cầu khác…cần chọn loại trục có giá đỡ phù hợp (ổ lăn hay ổ trượt).sau đây là những bước cần thiết khi tiến hành thiết kế gối đỡ trục dùng ổ lăn và ổ trượt thông dụng

1.Cấu tạo và phân loại ổ.

1.1.các bộ phận chính cũa ổ lăn

ổ lăn gồm có vòng ngoài 1,vòng trong 2,con lăn 4 và vòng cách 5.ngoại trừ con lăn các chi tiết khác có thể không có (vd ổ kim) tải trọng từ trục truyền tới gối đỡ trục phải qua các con lăn nhờ có con lăn trên rảng vòng 3 nên ma sát sinh ra trong ổ là ma sáy lăn.khi làm vệc thì vòng trong 2 hoặc vòng ngoài 1 sẽ quay và vòng còn lại đứng yên.nhờ có vòng cách mà các con lăn không trực tiếp tiếp xúc với nhau.hệ số ma sát lăn sinh ra trong

ổ rất nhỏ f = 0,0015-0,006,tương đương với hệ số ma sát trượt khi bôi trơn ma sát ướt.chế

độ bôi trơn ổ và phục vụ đơn giản,giảm khả năng hỏng khi đóng và mở máy,khi có sự thay đổi tỉ trọng và vận tốc đột ngột kết cấc ổ cho phép chế rạo hàng loạt,do đó giá thành giảm suống đáng kể.trong cụm ổ ngoài ổ lăn còn có thân máy với nắp ổ,các chi tiết cố định ổ trên trục,các chi tiết bảo vệ và bôi trơn… đường kính vòng trong của ổ có giá trị từ

1 tới vài mm đến 10 m và phân ra hơn 20000 chủng loại khác nhau

1.2.Ưu nhược điểm

* Ưu điểm:

- do sản xuất hàng loạt nên giá thành ổ lăn thấp

- ma sát sinh ra là ma sát lăn ,do đó tổn thất công suất do ma sát thấp

- tính lắp lẩn cao ,thay thế thuận tiện khi sữa chửa và bão dưỡng máy

- Chăm sóc và bôi trơn đơn giản

- So với ổ trượt thì ổ lăn có kích thước dọc trục nhỏ hơn

* Nhược điểm:

- khả năng quay nhanh ,chịu va đập và chấn động kém do độ cứng (độ biến dạng ) của kết cấu ổ lăn thấp

- kích thước hướng kính tương đói lớn

- khi làm việc với vận tốc cao, thì độ tin cậy thấp (do ổ bi hỏng) và vỡ vòng cách do lực ly tâm của con lăn

- ồn khi làm việc với vận tốc cao

1.3 phân loại: ta có thể phân loại ổ lăn theo nhiều cách khác nhau :

- Theo hình dạng con lăn: bi,đũa trụ ngắn đũa trụ dài ,đũa côn ,đũa hình trống đối xứng hoặc không đối xứng,đũa kim, đũa soắn do đó theo hình dạng con lăn,do đó người ta chia ra ổ bi và ổ đũa.ổ kim xem như là ổ đũa trụ dài

Theo chiều lực tác dụng

- Ổ chặn chỉ chịu lực tác dụng của lực dọc trục.

- Ổ đỡ chỉ chịu lực hướng tâm và một phần lực dọc trục (ổ bi đỡ ) ,hoặc chỉ chịu lực

hướng tâm (ổ đủa trục ngắn )

- Ổ đỡ chặn chịu lực hướng tâm và lực dọc trục (ổ bi đỡ chặn,ổ đủa côn)

- Ổ đỡ chặn chủ yếu lực dọc trục,đồng thời chịu một phần lực hướng tâm

- Theo số dãy con lăn phân ra:ổ một dãy hai dãy bốn dáy…

- Theo kích thước ổ,hoặc khả năng tải trọng của ổ,ta chia ra bãy loại sau:siêu nhẹ, đặc biệt nhẹ ,nhẹ ,nhẹ rộng ,trung ,trung rộng ,nặng

- Ngoài ra ổ lăn còn phân ra hai loại:ổ tự tựa và ổ không tự tựa

1.4.Các loại ổ lăn thông dụng.

- Các loại ổ lăn thông dụng gồm có: ổ bi đỡ, ổ bi đỡ chặn, ổ bi lòng cầu hai dãy, ổ đũa trụ ngắn.ổ đũa côn, ổ đủa lòng cầu hai dãy, ổ bi chặn…,

- Ổ bi đỡ một dãy: chịu lực hướng tâm là chủ yếu,có thể chịu lực dọc trục nhỏ,cho phép trục nghieeng1/4°,giá thành rẻ hệ số ma sát thấp

- Ổ bi và ổ đũa lòng cầu hai dãy,chịu tác dụng tải trọng hướng tâm,sữ dụng trong trường

hợp khoảng cách giữa các ổ lớn vì sai lệch góc cho phép 1,50 -40 mặt trong vòng ngoài có dạng cầu

- ổ bi chặn chịu tác dụng tải trọng dọc trục,làm việc với vận tốc thấp và trung bình (v

<5-10 m/s vận tốc càng lớn thì cở càng nhẹ ).khi vận tốc cao,ổ làm việc khong tốt do lực li tâm

và momen hồi chuyển tác dụng lên con lăn

Đường kính con lăn: Dw ≈ 0,375( D-d )

Số con lăn: z = 3,56 ( D+d )/( D – d )

Bán kính rảnh : p = 0,54Dw

- ổ đũa trục ngắn đỡ một dãy nhờ diện tích tiếp xúc giửa con lăn và vòng cách lớn nên

chịu được tải trọng hướng tâm lớn hơn ổ bi và chịu được tải trọng va đập,tuy nhiên loại ổ này khoong chịu được lực dọc trục và không cho phép trục biến dạng

ổ bi đỡ chặn một dãy , chịu được lực hướng tâm và lực dọc trục khã năng chịu lực hướng tâm tùy thuộc vào góc tiếp xúc.khả năng tải hướng tâm ổ này cao hơn ổ bi đỡ

Trong đó d1 là đường kính ngoài cũa vòng trong

Vận tốc góc của con lăn quay quanh trục của chính nó :

ω

ων

νω

ω

d d

1 5 , 0 ) (

2 1 0

=

−

=

Trong đó dω là đường kính cũa con lăn

Vận tốc góc cũa con lăn quay quanh trục lắp ổ hay chính là vận tốc góc của vòng cách :

ω ν ω

ω ω

5 , 0 5

, 0 2

D

D p c

Trong đó D Pω là đường kính cuẩ con lăn:

Từ đây ta suy ra rằng Vận tốc của con lăn quay quanh trục hay là vận tốc của vòng cách

bằng một nửa vận tốc góc của trục.ta thấy vận tốc góc của con lăn phụ thuộc vào đường kinhscuar con lăn

2.2.Tải trọng tác dụng lên ổ

Theo điều kiện cân bằng lực

F r =F0+ 2F1cosγ + 2F2cos 2γ + 2F3cos 3λ+ + 2F4coskλ

Trong đó F0 ,F1 , F4, là lực tác dụng lên con lăn

F0 =

Z

F r

37,4

Khi vòng bi quay, rãnh lăn của ca trong và ca ngoài tạo ra sự tiếp xúc với các viên bi Kết quả tạo ra một đường mài mòn trên các viên bi và các rãnh lăn Các vết chạy rất có ích trong việc xác định tình trạng tải trọng vì thế cần phải quan sát cẩn trọng khi vòng bi được tháo ra , Nếu vết chạy được thể hiện rõ ràng, có thể xác định vòng bi mang tải hướng kính, dọc trục hay tải trọng momen Ngoài ra cũng cần xác định độ tròn của vòng bi Kiểm tra xem

có tải trọng tác dụng không mong muốn hay không hay có lỗi gì xảy ra do lắp đặt không

Hình: sơ đồ động học

Cũng cần xác định các nguyên nhân có thể xảy ra vết chạy được tạo ra một rãnh sâu ở những điều kiện tải khác nhau các vết chạy khác nhau mà dẫn đến làm ngắn tuổi thọ của vòng bi do các ảnh hưởng tiêu cực Tương tự như cho thấy các vết chạy của các vòng bi đũa khác nhau.vết chạy của ca ngoài khi có tải trọng hướng kính tác động hợp lý lên vòng bi đũa trụ khi có một tải trọng trên ca trong quay.vết chạy trong trường hợp trục bị cong hay có sự nghiêng giữa các ca trong và ca ngoài Sự mất đồng tâm này dẫn đến tạo ra dải bóng mờ theo bề rộng Vết này tạo ra đường chéo ở vùng tải trọng bắt đầu và kết thúc Đối với ổ bi đũa kim hai dãy, khi chịu một tải duy nhất tác động tới ca trong quay, vết chạy trên ca ngoài chịu tải trọng dọc trục Khi có sự mất đồng tâm giữa ca ngoài và ca trong thì nguyên nhân vết chạy do một tải trọng hướng kính xuất hiện trên ca ngoài

2.3 ứng suất tác dụng trong ổ bi.

Khi biết được các giá tri FO ,F1 ,F2 … Ta có thể xác định được ứng suất tiếp xúc sinh ra tại chổ con lăn tiếp xúc với vòng ổ

Tại điểm tiếp xúc trong và tiếp xúc ngoài thì ứng xuất tiếp xúc lớn hơn

Sự thay đổi của ứng xuất tiếp xúc liên quan đến đặc trưng phá hủy do mỏi trên các bề mặt tiếp xúc của ổ bi Dộ bền mỏi của ổ lăn phụ thuộc vào vòng nào của ổ sẽ quay tốt nhất là vòng trong của ổ quay vì ứng xuất tiếp xúc tại rảnh vòng này có giá trị lớn hơn nhưng số chu kì ứng xuất ít hơn do đó khi vòng ngoài quay ,trong quy ước ta thêm vào

hệ số V =1,2

03 Ổ BI 6208

Tương ứng vho kí hiệu 0.6.5.4.2.

Trong các kết cấu cơ khí, thường dùng cấp chings xác 0.khã năng làm việc ổ bi phụ thuộc vào cấp chính xác.giá thành gia công càng tăng khi cấp chính xác càng cao

4 CÁC HƯ HỎNG VÒNG BI VÀ CÁCH KHẮC PHỤC

4.1 giới thiệu chung

Khi một vòng bi bị hư hỏng trong quá trình vận hành, sẽ dẫn đến toàn bộ máy hoặc thiết

bị hư hỏng Một khi vòng bi bị hư hỏng sớm hay gây ra các sự cố không mong muốn thì điều quan trọng là có thể xác định và dự đoán được các hư hỏng trước khi xử lý để từ

đó có các hành động phục kịp hời khắc

Thông thường, kiểm tra vòng bi hay buồng gối đỡ có thể xác định được nguyên nhân gây ra hư hỏng Các nguyên nhân phổ biến gây ra hư hỏng vòng bi là bôi trơn kém, tháo lắp sai, lựa chọn vòng bi không đúng, tìm hiểu về trục và buồng gối đỡ chưa kỹ càng Nguyên nhân cũng có thể xác định bằng cách xem xét sự vận hành của vòng bi trước khi

nó hư hỏng, phân tích tình trạng bôi trơn và tình trạng lắp đặt và quan sát Một số trường hợp vòng bi bị hư hỏng một cẩn thận các vòng bi hư hỏng.cách nhanh chóng, tuy nhiên sự hư hỏng sớm này khác với sự hư hỏng do mỏi do sự tróc

vảy Các hư hỏng vòng bi được chia và phân loại thành 2 loại hư hỏng: hư hỏng sớm vòng bi và hư hỏng tự nhiên do mỏi khi có sự tiếp xúc kim loại.

4.2.cách sử dụng vòng bi

4.2.1.các lưu ý khi sữ dụng vòng bi

Vòng bi là bộ phận máy có độ chính xác cao nên phải xử lý hết sức cẩn thận Ngoài ra

để đảm bảo sự vận hành trơn tru và tuổi thọ như mong đợi, vòng bi cần phải sử dụng hợp

lý Dưới đây là các lưu ý chính khi xử lý vòng bi:

- Giữ vòng bi và khu vưc xung quanh nơi đặt vòng bi sạch sẽ: chất bẩn hay bụi bẩn thạm chí không nhìn thấy được bằng mắt thường đều ảnh hưởng có hại cho vòng bi Vì vậy luôn giữ vòng bi và môi trường xung quanh sạch sẽ để tránh sự xâm nhập của bụi bẩn

- Cẩn thận khi thao tác với vòng bi: các chấn động mạnh trong suốt quá trình thao tác

có thể gây xước hay làm phá hỏng vòng bi Tác động mạnh có thể gây vỡ hay nứt

- Vệ sinh vòng bi và các bộ phận sung quanh

- Kiểm tra kích thước và bộ phận liên quan

- Tiến hành theo quy trình lắp

- Kiểm tra lần cuối xem vòng bi đả được lắp hợp lý chưa

- Cung cấp đúng loại và đủ lượng chất bôi trơn