Các thông số tính toán

Dựa trên tiêu chuẩn ISO 281 và tiêu chuẩn của nhà sản xuất ổ trục









vòng quay mỗi phút


giờ




Kết quả tính toán

Tải trọng động tương đương P:
—
Tải trọng động yêu cầu C:
—
Hệ số nhiệt độ fT:
—
Hệ số tốc độ fn:
—
Hệ số sống fL:
—

Khuyến nghị lựa chọn vòng bi:

Nhiệm vụ nhẹ: Chọn ổ trục có xếp hạng C 20-30% cao hơn giá trị tính toán
Nhiệm vụ bình thường: Chọn ổ trục có xếp hạng C 30-50% cao hơn giá trị tính toán
Chịu lực nặng: Chọn ổ trục có xếp hạng C cao hơn giá trị tính toán 50-100%
Nhiệm vụ nghiêm ngặt: Hãy xem xét các ổ trục đặc biệt hoặc sắp xếp nhiều ổ trục

Máy tính hoạt động như thế nào

Tiêu chuẩn tham khảo

Tiêu chuẩn quốc tế:

  • ISO 281:2007 – Vòng bi lăn — Tải trọng động định mức và tuổi thọ định mức
  • ISO/TS 16281 – Phương pháp tính tuổi thọ định mức tham chiếu đã sửa đổi
  • Tiêu chuẩn ANSI/ABMA Std 9 – Tải trọng định mức và tuổi thọ mỏi cho ổ bi
  • Tiêu chuẩn ANSI/ABMA Std 11 – Tải trọng định mức và tuổi thọ mỏi cho ổ trục con lăn

Xếp hạng tải trọng động cơ bản

Tải trọng động cơ bản C được tính toán bằng cách sử dụng:

C = P × fL / (fT × a1)

where:

  • C — tải trọng động cơ bản định mức (N)
  • P — tải trọng động tương đương (N)
  • fL — yếu tố cuộc sống
  • fT — hệ số nhiệt độ
  • a1 — hệ số tin cậy

Tải trọng động tương đương

Đối với tải trọng hướng tâm và hướng trục kết hợp:

P = X × Fr + Y × Fa

trong đó X và Y là các hệ số phụ thuộc vào tỷ lệ Fa/Fr và loại ổ trục.

Tính toán hệ số sống

Hệ số tuổi thọ được tính từ tuổi thọ cần thiết:

fL = (L10h × n × 60 / 10⁶)^(1/p)

trong đó p = 3 đối với ổ bi và p = 10/3 đối với ổ lăn.

Tác động của nhiệt độ

Nhiệt độ vận hành ảnh hưởng đến khả năng chịu lực:

  • Lên đến 150°C (302°F): fT = 1,0
  • 200°C (392°F): fT = 0,90
  • 250°C (482°F): fT = 0,75
  • 300°C (572°F): fT = 0,60

Hướng dẫn lựa chọn loại vòng bi

  • Vòng bi: Tốc độ cao, tải trọng vừa phải, ma sát thấp
  • Con lăn hình trụ: Tải trọng hướng tâm cao, tốc độ vừa phải
  • Con lăn hình cầu: Tải trọng nặng, khả năng mất cân bằng
  • Con lăn côn: Tải trọng kết hợp, độ cứng cao
  • Con lăn kim: Tải trọng hướng tâm cao, thiết kế nhỏ gọn

Những cân nhắc quan trọng

  • Luôn luôn xem xét các yếu tố an toàn cho các ứng dụng quan trọng
  • Tính đến tải trọng va chạm và độ rung
  • Bôi trơn đúng cách là điều cần thiết để đạt được tuổi thọ được tính toán
  • Sự ô nhiễm có thể làm giảm đáng kể tuổi thọ của ổ trục
  • Xem xét cách sắp xếp ổ trục (cố định/nổi) để giãn nở vì nhiệt

Ví dụ sử dụng & Hướng dẫn lựa chọn giá trị

Ví dụ 1: Vòng bi động cơ điện

Kịch bản: Động cơ 30 kW với truyền động dây đai

  • Loại vòng bi: Vòng bi (rãnh sâu)
  • Tải trọng hướng tâm: 2500 N (lực căng dây đai)
  • Tải trọng trục: 200 N (lực đẩy nhỏ)
  • Speed: 1480 vòng/phút
  • Tuổi thọ cần thiết: 40000 giờ
  • Nhiệt độ: 70°C
  • Độ tin cậy: 90%
  • Kết quả: C ≈ 35 kN → Chọn 6309 (C = 52,7 kN)
Ví dụ 2: Vòng bi trục bơm

Kịch bản: Máy bơm ly tâm có cánh quạt nhô ra

  • Loại vòng bi: Vòng bi lăn hình cầu
  • Tải trọng hướng tâm: 8000 N (trọng lượng cánh quạt + thủy lực)
  • Tải trọng trục: 3000 N (tải trọng đẩy)
  • Speed: 2950 vòng/phút
  • Tuổi thọ cần thiết: 50000 giờ
  • Nhiệt độ: 85°C
  • Độ tin cậy: 95%
  • Kết quả: C ≈ 125 kN → Chọn 22218 (C = 170 kN)
Ví dụ 3: Trục ra hộp số

Kịch bản: Hộp số công nghiệp có tải trọng hướng tâm lớn

  • Loại vòng bi: Vòng bi lăn côn
  • Tải trọng hướng tâm: 15000 Bắc
  • Tải trọng trục: 5000 N (lực đẩy bánh răng xoắn)
  • Speed: 150 vòng/phút
  • Tuổi thọ cần thiết: 100000 giờ
  • Nhiệt độ: 90°C
  • Độ tin cậy: 98%
  • Kết quả: C ≈ 220 kN → Chọn 32220 (C = 298 kN)

Cách chọn giá trị

Lựa chọn loại vòng bi
  • Vòng bi:
    • Tốc độ lên tới 20.000 vòng/phút
    • Tải nhẹ đến trung bình
    • Yêu cầu ma sát thấp
    • Pháp/Pháp < 0,5 điển hình
  • Con lăn hình trụ:
    • Chỉ tải trọng hướng tâm cao
    • Không có khả năng chịu tải dọc trục (trừ NJ, NUP)
    • Cho phép chuyển động trục tự do
    • Khả năng tốc độ cao
  • Con lăn hình cầu:
    • Tải rất nặng
    • Độ lệch lên đến 2°
    • Tải kết hợp OK
    • Giới hạn tốc độ thấp hơn
  • Con lăn côn:
    • Tải trọng kết hợp cao
    • Cần độ cứng cao
    • Thường được ghép đôi
    • Fa/Fr lên đến 1,5
Mẹo tính toán tải trọng
  • Truyền động đai: Tải trọng hướng tâm = 1,5-2,5 × độ căng của dây đai
  • Truyền động bánh răng: Bao gồm các lực tách biệt và các yếu tố động
  • Tải trọng nhô ra: Tính toán tải trọng mô men tại ổ trục
  • Các yếu tố động:
    • Sốc nhẹ: × 1,2-1,5
    • Sốc vừa phải: × 1,5-2,0
    • Sốc nặng: × 2.0-3.0
Yêu cầu cuộc sống theo ứng dụng
  • 8.000-12.000 giờ: Đồ gia dụng, dụng cụ cầm tay
  • 20.000-30.000 giờ: Máy hoạt động 8 giờ mỗi ngày
  • 40.000-50.000 giờ: Hoạt động 16 giờ mỗi ngày
  • 60.000-100.000 giờ: Hoạt động liên tục 24 giờ
  • 100.000-200.000 giờ: Thiết bị quan trọng, không có lỗi
Cân nhắc về nhiệt độ
  • Vòng bi tiêu chuẩn: -30°C đến +120°C
  • Vòng bi chịu nhiệt độ cao: Lên đến 200°C với mỡ đặc biệt
  • Vòng bi ổn định: Lên đến 250°C (hậu tố S1)
  • Vòng bi đặc biệt: Lên đến 350°C (hậu tố S2, S3)
  • Note: Nhiệt độ cao hơn đòi hỏi chất bôi trơn đặc biệt
Lựa chọn hệ số tin cậy
  • 90% (a1=1.0): Ứng dụng công nghiệp tiêu chuẩn
  • 95% (a1=0,62): Thiết bị quan trọng
  • 96% (a1=0,53): Các quy trình quan trọng
  • 97% (a1=0,44): An toàn quan trọng
  • 98% (a1=0,33): Hàng không vũ trụ, y tế
  • 99% (a1=0,21): Cực kỳ quan trọng, không cho phép sai sót