Chi tiết máy Chương VIII
CHƯƠNG 8
Ổ TRỤC
8A. Ổ LĂN
8A.1. KHÁI NIỆM
Vòng ngoài
Vòng trong
Con lăn
a. Các bộ phận chính của ổ lăn
• Cấu tạo ổ lăn gồm vòng ngồi, vòng trong, con lăn. Giữa các con lăn còn
có vòng cách
• Nhờ có con lăn nên ma sát trong ổ là ma sát lăn. Hệ số ma sát lăn f =
0,0015…0,006
• Chế độ bơi trơn khá đơn giản. Kết cấu cho phép chế tạo hàng loạt nên giá
thành thấp
b. Phân loại
• Theo hình dạng con lăn : bi, đũa trụ ngắn, đũa trụ dài, đũa cơn, đũa hình
trống đối xứng hoặc khơng đối xứng, đũa kim, đũa xoắn …
• Theo khả năng chịu tải trọng :
o Ổ đỡ: chỉ chịu tải trọng hướng tâm và một phần lực dọc trục (ổ bi
đỡ) hoặc chỉ chịu được tải trọng hướng tâm (ổ đũa trụ ngắn)
o Ổ đỡ chặn: chịu tải trọng hướng tâm và dọc trục (ổ bi đỡ chặn, ổ
đũa cơn đỡ chặn)
o Ổ chặn đỡ: chủ yếu chịu tải trọng dọc trục, đồng thời một phần
tải trọng hướng tâm
o Ổ chặn: chỉ chịu tải trọng dọc trục
• Theo số dãy con lăn: ổ một dãy, ổ hai dãy, ổ bốn dãy…
• Theo kích thước ổ: siêu nhẹ, đặc biệt nhẹ, nhẹ, nhẹ rộng, trung, trung rộng,
nặng…
• Theo khả năng tự lựa: có hoặc khơng có khả năng tự lựa
101

 Giá thành thấp do sản xuất hàng loạt
 Mất mát công suất do ma sát thấp
 Tính lắp lẫn cao, thậun tiện khi sửa chữa
 Chăm sóc và bôi trơn đơn giản
 So với ổ trượt thì kích thước dọc trục nhỏ hơn
Nhược điểm:
 Khả năng quay nhanh, chịu va dập kém
 Kích thước hướng kính tương đối lớn
102
Chi tieát maùy Chương VIII
 Độ tin cậy thấp khi làm việc với vận tốc cao (do ổ bị nóng lên, vỡ vòng
cách do lưc ly tâm của con lăn)
 Ồn khi làm việc với vận tốc cao
8A.2. ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC Ổ LĂN
8A.2.1. Phân bố lực trên các con lăn
Phương trình cân bằng lực:
γ++γ+γ+γ+=
ncosF2...3cosF22cosF2cosF2FF
n3210r
(8.1)
với : Fi – lực tác dụng lên con lăn thứ i. Max{Fi} = F
0
z
360
0
=γ
- góc giữa các con lăn
F
2
F

 Giữa độ biến dạng và tải trọng có mối liên hệ sau:
- Đối với ổ bi:
3/2
cF
=δ
- Đối với ổ đũa:
cF
=δ
(8.3)
Do đó:
γ=γ=γ=
ncosFF,...,2cosFF,cosFF
2/3
0n
2/3
02
2/3
01
(8.4)
)ncos2...3cos22cos2cos21(
F
F
2/52/52/52/5
r
0
γ++γ+γ+γ+
=
(8.5)
Mặt khác:
37,4

2/3
r
n
γ
=
(8.8)
8A.2.2. Ứng suất tiếp xúc sinh ra trong các chi tiết ổ:
 Khi xác định được các giá trị F
0
, F
1
, F
2
,…, Fn. Có thể tính toán được ứng
suất tiếp xúc tại vi trí tiếp xúc của con lăn như sau:
3
2
2
n
H
EF
388,0
ρ
=σ
(8.9)
Trong đó:
21
21
ρ±ρ
ρρ

1
D
PW
D
W
2
D
v
1
1
ω
=
và
2
v
v
1
0
=
(8.10)
Với D
1
– đường kính ngoài vòng trong
 Vận tốc góc con lăn góc con lăn quay quanh trục trục của nó:
w
1
w
01
w
D

Giữa con lăn và vòng cách sinh ra áp lực lớn và ma sát, là nguyên nhân phá
vỡ vòng cách, mòn con lăn, mát mát công suất trong ổ.
104
Chi tieát maùy Chương VIII
8A.2.4. Động lực học ổ lăn
 Khi quay con lăn sẽ sinh ra một lực ly tâm tác dụng lên vòng ngoài của ổ:
2
Dm
F
pw
2
cw
c
ω
=
(8.13)
mw – khối lượng con lăn
 Vì ứng suất tiếp xúc trên vòng ngoài nhỏ hơn rãnh vòng trong, nên khi làm
việc với số vòng quay nhỏ thì lực ly tâm không làm ảnh hưởng đến khả năng
làm việc của ổ. Nhưng khi làm việc với vận tốc cao thì lực ly tâm có ảnh
hưởng đáng kể đặc biệt là trên ổ chặn. Khi đó có thể bị kẹt bi, làm tăng sự mài
mòn vòng cách.
8A.3. CÁC DẠNG HỎNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH
 Các dạng hỏng bao gồm:
 Tróc rỗ bề mặt do mỏi: do sự thay đổi ứng suất tiếp xúc, sau một thời
gian làm việc, các vết nứt tế vi phát triển thành tróc trên rãnh vòng và trên
con lăn
 Mòn con lăn và vòng ổ: thường xảy ra với ổ bôi trơn không tốt có các
hạt kim loại rơi vào ổ
 Vỡ vòng cách: thường xảy ra đối với các ổ quay nhanh

=σ
 σ
H
tỉ lệ theo căn bậc 3 với tải trọng. Do đó có thể biểu diễn công thức trên
dưới dạng sau
mm
CLQ
=
(8.15)
Trong đó:
Q – tải trọng quy ước tác dụng lên ổ
m = mH/3 – chỉ số mũ. m = 3 đối với ổ bi, m = 10/3 đối với ổ đũa
C – khả năng tải của ổ (là tải trọng mà khi đó 90% số ổ cùng loại làm
việc không xuất hiện dấu hiệu mỏi sau 1 triệu vòng quay). Giá trị này thu
đượctừ con đường thực nghiệm
 Tuổi thọ ổ lăn theo độ bền mỏi được xác định theo công thức:
m
Q
C
L








=
(8.16)

n60
L10
L
6
h
=
(8.18)
8A.5. LỰA CHỌN Ổ THEO KHẢ NĂNG TẢI ĐỘNG
 Từ công thức (10.17), có thể tính được khả năng tải động tính toán theo
thời gian làm việc L(triệu vòng quay) và tải trong quy ước Q(kH)
m
1
tt
QLC
=
(8.19)
 Chọn ổ lăn theo điều kiện tải động như sau:
106
Chi tieát maùy Chương VIII
CC
tt
≤
(8.20)
trong đó C – là giá trị tra cứu trong sổ tay
 Tải trọng quy ước được xác định như sau:
 Đối với ổ đỡ và ổ đỡ chặn Q là tải trọng hướng tâm không đổi Qr
 Đối với ổ chặn và ổ chặn đỡ Q là tải trọng dọc trục Qa
arr
YFXVFQQ
+==

=
h
HEhE
LKL
(8.25)
trong đó:
∑
=
∑
i
h
tL
- tổng số giờ làm việc
K
HE
– hệ số chế độ tải trọng (tra bảng 5.11[1]trang 233)
a. Xác định lực hướng tâm Fr
2
ry
2
rxr
FFF
+=
(8.26)
F
rx
, Fry – tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ theo hai mặt phẳng vuông góc
với nhau.
b. Xác định Fa
 Đối với ổ bi, ổ đũa trụ ngắn, ổ bi lồng cầu hai dãy thì Fa là tổng các lực