TCVN8028-1:2009

Tỉêu chuẩn quốc gia TCVN 8028-1:2009 (ISO 14728-1 : 2004) về Ổ lăn - Ổ lăn chuyển động tịnh tiến - Phần 1: Tải trọng động danh định và tuổi thọ danh định TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8028-1 : 2009 ISO 14728-1 : 2004 Ổ LĂN - Ổ LĂN CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN – PHẦN 1: TẢI TRỌNG ĐỘNG DANH ĐỊNH VÀ TUỔI THỌ DANH ĐỊNH Rolling bearings - Linear motion rolling bearings - Part 1: Dynamic load ratings and rating life Lời nói đ ầ u TCVN 8028-1 : 2009 hoàn toàn tương đương với ISO 14728-1 : 2004. TCVN 8028-1 : 2009 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 4 Ổ lăn, ổ đỡ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. TCVN 8028 Ổ lăn - Ổ lăn chuyển động tịnh tiến gồm hai phần: - TCVN 8028-1 (ISO 14728-1 : 2004) Phần 1: Tải trọng động danh định và tuổi thọ danh định; - TCVN 8028-2 (ISO 14728-2 : 2004) Phần 2: Tải trọng tĩnh danh định; Ổ LĂN - Ổ LĂN CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN – PHẦN 1: TẢI TRỌNG ĐỘNG DANH ĐỊNH VÀ TUỔI THỌ DANH ĐỊNH Rolling bearings - Linear motion rolling bearings - Part 1: Dynamic load ratings and rating life 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này qui định phương pháp tính toán tải trọng động cơ bản danh định và đánh giá tuổi thọ cơ bản danh định cho ổ lăn chuyển động tịnh tiến được chế tạo bằng thép ổ lăn, được nhiệt luyện có độ cứng và chất lượng cao, thông dụng hiện phù hợp với công nghệ sản xuất thích hợp và thiết kế theo thông lệ về hình dáng của các bề mặt tiếp xúc lăn (mặt lăn). Tiêu chuẩn đưa ra các định nghĩa về tuổi thọ của ổ lăn chuyển động tịnh tiến và thiết lập các điều kiện để tính toán tuổi thọ tin cậy. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các thiết kế trong đó các con lăn làm việc trực tiếp trên bề mặt trượt của thiết bị máy, trừ khi bề mặt đó hoàn toàn tương đương với mặt lăn của bộ phận ổ lăn chuyển động tịnh tiến mà nó thay thế. 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có). ISO 281 : 1990, Rolling bear i ngs - Dynamic load ratings and rating life (Ổ lăn - Đánh gi á tải trọng động danh đ ị nh và tuổi thọ). ISO 5593 : 1997, Rolling bearings - Vocabulary (Ổ lăn - Từ vựng). ISO 15241 : 2001, Rolling bearings - Symbol for quantities ( Ổ lăn - C á c kí hiệu cho c á c đại lượng). 3. Thuật ngữ và định nghĩa Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa được cho trong ISO 281, ISO 5593 và các thuật ngữ sau: 3.1. Ổ bi tịnh tiến tuần hoàn khép kín, kiểu ống lót, có hoặc không có các rãnh trên mặt lăn (recirculating linear ball bearing, sleeve type, with or without raceway grooves) Ổ kiểu ống lót trụ có một số vòng k í n của các vi ê n bi quay v ò ng được thiết kế để đạt được chuyển động l ă n tịnh ti ế n dọc theo một trục trụ tròn đ ã được tôi cứng. Xem Hình 1. CHÚ THÍCH: Có thể thiết kế các mặt lăn trong ống lót theo hình trụ cũng như các ống lót bằng thép có các rãnh trên mặt lăn song song với trục. Hình 1 - Ổ bi tịnh tiến tuần hoàn khép kín, kiểu ống lót 3.2 . Ổ bi t ị nh tiến tuần hoàn khép k í n, k iể u d ẫn hướng thẳng (recirculating linear ball [roller] bearing, linear guide w ay type) Ổ bi (lăn) tịnh tiến có số lượng bi (đũa) được sắp xếp đối xứng vòng kín, được thiết kế để đạt được chuyển động lăn tịnh tiến dọc theo một đường dẫn hướng có các mặt lăn thích hợp được tôi cứng. Xem H ì nh 2. Hình 2 - Ổ bi (lăn) tịnh tiến, kiểu dẫn hướng thẳng 3.3. Ổ bi (đũa) tịnh tiến không tuần hoàn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu rãnh sâu (non-recirculating linear ball bearing, linear guideway, deep groove type) Ổ tịnh tiến có các viên bi như là các phần tử lăn, mỗi viên bi có hai điểm tiếp xúc. Xem Hình 3. CHÚ THÍCH: Các bán kính mặt cắt ngang của các rãnh trên mặt lăn trong hai đường dẫn hướng bằng nhau và có thể nằm giữa 0,52D w v à vô cùng. Hình 3 - Ổ bi tịnh tiến không tuần hoàn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu rãnh sâu 3.4. Ổ bi tịnh tiến không tuần hoàn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu tiếp xúc 4 điểm (non-recirculating linear ball bearing, linear guideway, four-point-contact type) Ổ tịnh tiến có các viên bi như là các phần tử lăn, mỗi viên bi có 4 điểm tiếp xúc. Xem Hình 4. CHÚ THÍCH: Các bán kính của mặt cắt ngang của các rãnh trên mặt lăn cho 4 điểm tiếp xúc nằm trong hai đường dẫn hướng bằng nhau và nằm giữa 0,52D w và vô cùng. Hình 4 - Ổ bi tịnh tiến không tuần hoàn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu tiếp xúc 4 điểm 3.5. Ổ đũa tịnh tiến không tuần hoàn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu phẳng (non-recirculating linear ball bearing, linear guideway, flat type) Ổ tịnh tiến có đũa kim hoặc đũa trụ làm việc như các phần tử lăn. Xem H ì nh 5. Hình 5 - Ổ đũa tịnh tiến không tuần hoàn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu phẳng 3.6. Ổ đũa tịnh tiến không tuần hoàn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu góc chữ V (non-recircutating linear roller bearing, linear guideway, V-angle type) Ổ tịnh tiến được thiết kế với các đường dẫn như các chi tiết của một khối V có góc 90°. Xem Hình 6. CHÚ THÍCH: Đũa kim hoặc đũa trụ được sử dụng như các phần tử lăn. Hình 6 - Ổ đũa tịnh tiến không tuần hoàn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu góc chữ V 3.7. Ổ đũa tịnh tiến không tuần hoàn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu đũa cắt ngang (non-recirculating linear ball bearing, linear guideway, crossed roller type) Ổ tịnh ti ế n có các đũa trụ được lắp đặt trong một c ấ u trúc đũa cắt ngang. Xem Hình 7. Hình 7 - Ổ đũa t ị nh tiến kh ô ng tuần hoàn khép k í n, dẫn h ư ớng thẳng, ki ể u đũa cắt ngang 3.8. Tuổi thọ (life) (Đối với một ổ lăn chuyển động tịnh tiến riêng lẻ) quãng đường mà một trong các mặt lăn chuyển động so với các mặt lăn khác trước khi dấu hiệu đầu tiên của độ mỏi phát triển trong vật liệu của một trong các mặt lăn hoặc một trong các phần tử lăn. 3.9. Độ tin cậy (reliability) (Đối với một nhóm các ổ lăn chuyển động tịnh tiến giống nhau làm việc trong các điều kiện như nhau) tỷ lệ phần trăm của nhóm ổ lăn đạt được hoặc vượt qua tuổi thọ qui định. CHÚ THÍCH: Độ tin cậy của một ổ lăn chuyển động tịnh tiến là xác suất để ổ lăn đó sẽ đạt hay vượt tuổi thọ qui định. 3.10 . Tuổi thọ cơ b ả n danh đ ị nh (basic rating life) (đối với một ổ lăn chuyển động tịnh tiến hoặc một nhóm các ổ lăn chuyển động tịnh tiến giống nhau làm việc trong cùng các điều kiện) tuổi thọ được kết hợp với 90 % độ tin cậy, với vật liệu và chất lượng chế tạo thông dụng, hiện đại và theo các điều kiện làm việc quy ước. 3.11 . Tải trọng động cơ bản danh đ ị nh của một ổ lăn chuy ể n động tịnh tiến (basic dynamic load rating of a linear motion rolling bearing) Tải trọng tĩnh không đổi của một ổ lăn chuyển động tịnh tiến có thể tồn tại theo lý thuyết cho một tuổi thọ cơ bản 10 5 m. CHÚ THÍCH: Nếu sử dụng tuổi thọ cơ bản danh định của 5 x 10 4 m để xác định tải trọng động cơ bản danh định, thì nên sử dụng một hệ số biến đổi như chỉ dẫn dưới đây: - Đối với tải trọng động cơ bản danh định của các hệ thống dẫn hướng bi: - Đối với tải trọng động cơ bản danh định của các hệ thống dẫn hướng con lăn đũa 3.12 . Tải trọng động tương đương (dynamic equivalent load) Tải trọng tĩnh không đổi tác dụng lên một ổ lăn chuyển động tịnh tiến để ổ lăn này có cùng tuổi thọ như tuổi thọ đạt được trong các điều kiện tải trọng thực. 3.13 . Chi ề u của tải tr ọng (direction of load) Chiều của tải trọng được áp dụng để tính toán tải trọng danh định. CHÚ THÍCH: Để tính toán các tải trọng động cơ bản danh định, chiều của tải trọng được chỉ định cho tất cả các ổ chuyển động tịnh tiến bằng mũi tên trong Hình 8. Hình 8 – Chiều của tải trọng 3.14 . Đường kính chia (pitch diameter) (Ổ bi tịnh tiến tuần hoàn khép kín, kiểu ống lót), đường kính của một đường tròn có chứa các tâm của các viên bi tiếp xúc với các mặt lăn, trong một mặt phẳng vuông góc với đường tâm của ổ. 3.15. Góc tiếp xúc danh nghĩa (nominal contact angle) Góc giữa chiều của tải trọng trên ổ tịnh tiến và đường tác dụng danh nghĩa của hợp lực các lực được truyền bởi một mặt lăn của ổ cho một phần tử lăn. Xem H ìn h 9. Hình 9 - Góc tiếp xúc danh nghĩa Tiêu chuẩn này áp dụng các ký hiệu trong ISO 281, ISO 15241 và các ký hiệu áp dụng trong Bảng 1. Bảng 1 - Các ký hiệu, thuật ngữ và đơn vị K ý hiệu Thuật ngữ Đơn v ị b m Hệ số đánh giá đối với thép làm ổ được tôi cứng, chất lượng cao, thông thường sử dụng hiện nay, phù hợp với công nghệ sản xuất thích hợp các giá trị của hệ số biến đổi phù hợp với kiểu loại và thiết kế ổ 1 C Tải trọng động cơ bản danh định N C 0 Tải trọng tĩnh cơ b ả n danh đ ị nh N C 50B Tải trọng động cơ bản danh định đối v ớ i các ổ lăn chuy ể n động tịnh ti ế n có dẫn hướng bi được tính toán đối với tuổi thọ cơ bả n danh định là 5 x 10 4 m N C 50R Tải trọng động cơ bản danh định đối với các ổ lăn chuyển động tịnh tiến có dẫn hướng con lăn đũa được tính toán đối với một tuổi thọ cơ bản danh định là 5 x 10 4 m N C 100B Tải trọng động cơ bản danh định đối với ổ lăn chuyển động tịnh ti ế n có dẫn hướng bi được tính toán cho một tuổi thọ cơ bả n danh định là 10 5 m N C 100 R Tải trọng động cơ bản danh định cho ổ lăn chuyển động tịnh tiến có dẫn hướng con lăn đũa được tính toán cho một tuổi thọ tính toán cơ bản danh định là 10 5 m N c L Hệ số đi ề u chỉnh cho các ổ bi tịnh ti ế n tuần hoàn khép kín, ki ể u ống lót, có hoặc không có r ã nh tr ê n mặt lăn, có thể áp dụng được trong tính toán tải trọng danh đ ị nh 1 D pw Đường kính chia của các d ã y bi mm D w Đường kính bi mm D we Đường kính đũa có thể áp dụng trong tính toán tải trọng danh định mm F Tải trọng tác động lên ổ N f c Hệ số phụ thuộc vào hình học của các thành phần của ổ, độ chính xác với chế tạo các thành phần khác nhau và phụ thuộc vào vật liệu 1 f s Hệ số hiệu chỉnh đối v ớ i ứng dụng có hành tr ì nh ngắn, có th ể dùng cho các ổ bi tịnh ti ế n tuần hoàn khép kín, ki ể u ống lót có hoặc không có rãnh được qui định bởi nhà sản xu ất 1 i Số dãy của bi hoặc đũa được áp dụng trong tính toán tải trọng danh định CHÚ Ý: Trong trường hợp ổ tịnh tiến tuần hoàn khép kín, kiểu ống lót, đây là tổng số dãy bi 1 i t Số d ã y bi chịu tải trọng trong vùng chịu tải - 90 ° <> f j < +="" 90=""> ° của ổ bi tịnh tiến tuần hoàn khép kín kiểu ống lót, c ó hoặc không có r ã nh tr ê n mặt lăn, áp dụng trong tính toán các giá tải trong danh định 1 k F Hệ số tải trọng động 1 k i Hệ s ố cho các ổ bi tịnh tiến tuần hoàn khép kín, ki ể u ố ng lót, có hoặc không có r ã nh trên mặt lăn có th ể áp dụng trong t í nh toán các tải trọng danh định 1 L we Độ dài đũa được áp dụng trong tính toán tải trọng danh đ ị nh mm L 10 Tuổi thọ cơ bản danh định kết hợp với 90 % độ tin cậy 10 5 m l s Chiều dài hành trình của ổ tịnh tiến mm l t Chiều dài mặt lăn có th ể áp dụng trong tính toán các tải trọng danh định. Đối với ổ tịnh tiến tuần hoàn khép kín, dù là kiểu ống lót hoặc bàn trượt đều được qui định bởi nhà sản xuất, và đối với ổ tịnh tiến không tuần hoàn khép kín, chiều dài đường dẫn hướng, bằng khoảng cách tâm giữa các bi hoặc đũa mang tải tại cả hai đầu của một dãy mm P Tải trọng động tương đương N p Số mũ 1 r g Bán k í nh mặt c ắ t ngang của rãnh mặt lăn trên đường dẫn hướng mm t w Khoảng cách tâm giữa hai bi hoặc đũa k ề cạnh mm Z Số bi hoặc đũa của một dãy 1 Z t Số bi hoặc đũa chịu tải trong một d ã y được áp dụng trong tính toán các tải trọng danh đ ị nh 1 a Góc tiếp xúc danh nghĩa ° f j G ó c giữa chiều của tải trọng và d ã y bi j ° l Hệ số giảm 1 5. Tải trọng động cơ bản danh định 5.1. Ổ bi tịnh tiến 5.1.1 . Ổ bi tịnh tiến tuần hoàn khép kín, kiểu ống lót có rãnh trên mặt lăn Tải trọng động cơ bản danh định cho ổ này, trong vị trí tải thẳng đứng, được xác định theo công thức: trong đó: Trong s ố d ã y bi mang tải trong vùng c ó tải, i t , những dãy này được sắp x ế p trong một khu vực góc là - 90° <> f j < +90°="" theo=""> ề u của tải trọng vuông góc (xem H ì nh 8) phải được đưa vào trong tính toán. Giá trị của b m và l được đưa ra trên đây là các giá trị lớn nhất, nhà sản xuất có thể sử dụng các giá trị nhỏ hơn có thể được xây dựng bởi nhà sản xuất. Giá trị của c L được xác định bởi nhà sản xuất trong phạm vi cho ở trên. Các giá trị của k i để tính toán ổ bi tịnh tiến tuần hoàn khép kín, kiểu ống lót, với khoảng cách các dãy bi bằng nhau, được cho trong Bảng 2. 5.1.2. Ổ bi tịnh tiến tuần hoàn khép kín, kiểu ống lót không có rãnh trên mặt lăn Tải trọng động cơ bản danh định cho ổ này, tại vị trí tải thẳng đứng, được xác định theo các công thức: trong đó: Số d ã y bi mang tải trong khu vực có tải, i t , những dãy này được sắp x ế p trong một khu vực góc -90° <> f j < +90°="" theo=""> ề u của tải vuông g ó c (xem Hình 8) phải được đưa vào trong tính toán. Giá trị của b m và l được đưa ra trên đây là các giá trị lớn nhất, nhà sản xuất có thể sử dụng các giá trị nhỏ hơn. Giá trị của c L được xác định bởi nhà sản xuất trong phạm vi cho ở trên. Các giá trị của k i để tính toán ổ bi tịnh tiến tuần hoàn khép kín, kiểu ống lót, với khoảng cách các dãy bi bằng nhau, được cho trong Bảng 2. Bảng 2 - Giá trị của k i i 3 4 5 6 7 8 9 10 k i 1,000 1,000 1,104 1,329 1,531 1,681 1,807 1,948 5.1.3. Ổ bi tịnh tiến tuần hoàn k í n, kiểu dẫ n hướng thẳng Tải động cơ bản danh định đối với ổ này được xác định theo các công thức sau: trong đó: Giá tr ị của b m và l được đưa ra tr ê n đây là các giá tr ị lớn nh ấ t, nhà sản xu ấ t có th ể s ử dụng các giá trị nhỏ hơn có thể được sử dụng b ở i nhà sản xuất. Giá trị của f c được tính toán với l = 0,9 được đưa ra trong Bảng 3. Bảng 3 - Giá trị của f c r g f c 0,52 D w 83,9 0,53 D w 71,6 0,54 D w 64,1 0,55 D w 58,9 0 , 56 D w 55,1 0,57 D w 52,1 0,58 D w 49,7 0,59 D w 47,7 0,60 D w 46 Khả năng mang tải của một ổ không nhất thiết tăng lên bởi sử dụng các bán kính rãnh trên mặt lăn nhỏ hơn, nhưng sẽ giảm đi bằng cách sử dụng các bán kính rãnh trên mặt lăn lớn hơn các giá trị đã được đưa ra trong Bảng 3. 5.1.4. Các ổ bi tịnh tiến không tuần hoàn khép kín, dẫn hướng thẳng, các kiểu rãnh sâu và tiếp xúc 4 điểm Tải trọng động cơ bản danh định cho các ổ này được xác đ ị nh theo các công thức sau: trong đó: Giá trị của b m và l được đưa ra trên đây là các giá trị lớn nhất , nhà sản xu ấ t có th ể sử dụng các giá trị nhỏ hơn. Giá trị của i và Z t được đưa ra trong Bảng 4. Bảng 4 – Giá trị của i v à Z t Ổ i Z t Kiểu rãnh sâu 1 Z Ki ể u ti ế p xúc 4 điểm 2 Z Giá trị của f c được tính toán với l = 0,9 được đưa ra trong Bảng 5. Bảng 5 - Giá trị của f c r g f c 0 , 52 D w 82,8 0,53 D w 70,7 0 , 54 D w 63,3 0,55 D w 58,2 0,56 D w 54,4 0,57 D w 51,5 0,58 D w 49,1 0,59 D w 47,1 0,60 D w 45,4 ¥ 21,8 5.2. Ổ đũa tịnh tiến 5.2.1. Ổ đũa tịnh tiến tuần hoàn khép kín, dẫn hướng thẳng, kiểu bàn trượt Tải trọng động cơ bản danh định cho ổ này được xác định theo các công thức sau: trong đó: f c = l x 195 b m = 1,1 l = 0,83 Giá tr ị của b m và l được đưa ra t rê n đây là các giá trị lớn nh ấ t, nhà sản xu ấ t có th ể sử dụng các giá trị nhỏ hơn. 5.2. 2 . Các ổ đũa tịnh tiến không tuần hoàn khép kín, dẫn hướng thẳng, các kiểu phẳng, góc chữ V và đũa cắt ngang trong đó: f c = l x 1 94 l t = (Z t - 1) x t w b m = 1 , 1 l = 0,83 Giá trị của b m và l cho ở trên là các giá trị lớn nhất, nhà sản xuất có thể sử dụng các giá trị nhỏ hơn. Giá trị của i và Z t được đưa ra trong Bảng 6. Bảng 6 - Giá tr ị của i và Z t Ổ i Z t Kiểu ph ẳ ng 1 Z Kiểu góc chữ V 2 Z Kiểu đũa cắt ngang 2 Z / 2 6. Tải trọng động tương đương Tải trọng động tương đương được xác định theo công thức sau: P = k F x F Hệ số tải động k F được lấy bằng một (k F = 1) khi chiều của tải trọng ổ (F) là vuông góc (chỉ dẫn trong Hình 8) và khe hở ổ trong phạm vi bình thường. Đối với các chiều tải trọng ổ khác với pháp tuyến và/ hoặc có thêm tải trọng mô men xoắn, giá trị của k F do bởi nhà sản xuất ổ quy định. 7. Tuổi thọ cơ bản danh định Tuổi thọ cơ bản danh định cho một ổ lăn chuyển động tịnh tiến được xác định theo công thức sau: dùng cho hai kiểu ổ; Giá trị của p được đưa ra trong Bảng 7. Bảng 7 - Giá tr ị của p Kiểu ổ p Ổ bi tịnh ti ế n 3 Ổ đũa tịnh ti ế n 10/3 Các đi ề u kiện được thiết lập cho t í nh toán tuổi thọ tin cậy như sau: Tải trọng động tương đương: P ≤ 0,5C P ≤ C 0 Hành trình được áp dụng cho tất cả các kiểu ổ bi (đũa) tịnh tiến tuần hoàn khép kín: l s ≥ 2l t Hành trình được áp dụng tất cả có kiểu ổ bi (đũa) tịnh tiến không tuần hoàn khép kín: l s ≤ l t Và khi các ổ bi hoặc đũa va đập trong vòng dẫn hướng theo chi ề u lăn. Tuổi thọ của ổ bi tịnh tiến tuần hoàn khép kín, kiểu ống lót có hành trình ngắn hơn như đã xác định ở trên có thể được sửa lại bởi: trong đó: H ệ số hiệu chỉnh f s do nhà sản xuất xác định. THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] LUNBERG.G. and PALMGREN.A, Dynamic capacity of rolling bearings, Acta Polytechnica, Mechanical Engineer i ng Series, Royal Swedish academy of Engineering Sciences. Vol 1.No 3 (1947). [2] LUNBERG.G. and PALMGREN.A, Dynamic capacity of rolling bearings , Acta Polytechnica, Mechanical Engineer i ng Series, Royal S w edish academy of Engineering Sciences. Vol 2, No 4. [3] ISO 10285 : 1992, Rolling bearing, linear motion, re ci rculating ball, sleeve type - Metric series (Ổ lăn, chuyển động tịnh tiến, kiểu bạc lót - Loạt h ệ mét).