Chi tiết máy

Chỉ số lò xo C = D/d, khoảng khuyến nghị 4–12, hệ số Wahl hiệu chỉnh ứng suất do độ cong dây — hai đại lượng nền tảng trước khi tính ứng suất lò xo.

Ứng suất cắt lò xo τ = K·8FD/(πd³) dùng hệ số Wahl, so sánh với ứng suất cho phép theo độ bền kéo vật liệu dây.

Vì sao mỏi là cơ chế hỏng chính của lò xo, khái niệm biểu đồ Goodman/Haigh, ứng suất trung bình và biên độ, vùng an toàn thiết kế.

Công thức tần số dao động riêng của lò xo xoắn ốc, hiện tượng surge khi cộng hưởng với tần số làm việc, quy tắc thiết kế tránh cộng hưởng.

Trục bậc, bán kính góc lượn (fillet) tại mỗi bậc, hệ số tập trung ứng suất — nguyên tắc thiết kế cơ bản tránh gãy trục do mỏi tại các điểm chuyển tiếp đường kính.

Bảng tra kích thước then tiêu chuẩn b × h, chiều sâu rãnh t1 trên trục và t2 trên mayơ theo dải đường kính trục Ø6–130 mm (DIN 6885 / ISO 773), miền dung sai chiều rộng rãnh cho ba kiểu lắp, cách chọn cấp lắp theo bài toán và các sự cố thường gặp ở rãnh then.

Bạc lót (ổ trượt) đỡ trục quay bằng ma sát trượt, phân loại theo vật liệu — đồng thau chịu tải cao, babbitt tốc độ cao tải nhẹ, nhựa kỹ thuật không cần bôi trơn.

Khe hở giữa trục và bạc lót phải đủ cho dầu bôi trơn lưu thông nhưng không quá lớn gây rung — độ lệch tâm (eccentricity) và cách xác định khe hở phù hợp.

Trục chịu tải mỏi cần lõi dẻo dai, trong khi vùng lắp ổ bi/bạc lót cần bề mặt cứng chống mòn — tôi cục bộ (induction hardening) giải quyết mâu thuẫn này.

Ba câu hỏi quyết định: có cần tháo lắp lại? tải tĩnh hay rung động? sản lượng có cần tự động hóa? Bảng so sánh đinh tán/bu lông/hàn theo 6 tiêu chí thực hành.

Mối ghép rivet dùng một chốt có mũ, luồn qua lỗ rồi biến dạng đầu còn lại để kẹp chặt các lớp tấm — là mối ghép vĩnh viễn, không tháo lại được như bu lông. Bài giải thích cơ chế đinh tán đặc và đinh rút (blind rivet), tiêu chuẩn ISO 14588/14589 và bộ ISO 1597x-1598x, và các dạng hỏng của mối ghép.

Ký hiệu cấp bền bu lông (4.6, 8.8, 10.9, 12.9) gồm 2 số: số đầu là 1/100 giới hạn bền kéo tối thiểu, số sau là 1/10 tỷ số giới hạn chảy/giới hạn bền — theo TCVN 1916:1995.

Phân loại lò xo theo dạng tải (nén, kéo, xoắn, lá, đĩa), công thức độ cứng lò xo k = Gd⁴/8D³n, vật liệu thường dùng và cơ chế hỏng mỏi cần lưu ý khi chọn.

Công thức tính đường kính trục theo tải trọng — xoắn thuần d=∛(16T/πτ), mô-men tương đương khi có cả uốn và xoắn, cách ASME xác định ứng suất cho phép, ảnh hưởng rãnh then, và kiểm tra bổ sung độ võng/góc xoắn.

Quy tắc chọn kiểu lắp ổ lăn — vòng nào quay theo tải thì lắp chặt, vòng đứng yên lắp lỏng; bảng khuyến nghị cấp dung sai trục/gối theo mức tải; vì sao lắp sai gây trườn hoặc mất khe hở nội bộ.

Vì sao trục cộng hưởng khi tốc độ quay trùng tần số dao động riêng, công thức Rayleigh Nc≈946/√δ, khác biệt trục cứng vs trục mềm, và cách né vùng tốc độ tới hạn — nguyên lý thiết kế, đo rung thực tế xem chuyên trang vận hành bảo trì.

Phân biệt mất cân bằng tĩnh (1 mặt phẳng) và động/couple (2 mặt phẳng), cấp chất lượng cân bằng G theo ISO 1940-1/ISO 21940-11 (G=e_per×ω), công thức tính độ mất cân bằng dư cho phép, khi nào cần cân bằng động thay vì tĩnh.

Nguyên lý cơ học mối ghép ren bu lông — vì sao siết là để tạo preload chứ không phải "chặt tay", quan hệ T=K·D·F, nut factor theo bề mặt, ứng suất kéo A_t, phân bố tải qua ren, tự tháo lỏng do rung.

Vì sao cần cặp ổ tiếp xúc góc/ổ côn để định vị hai chiều, bố trí lưng-lưng (O, DB) vs mặt-mặt (X, DF) theo chuẩn ISO/SKF, dự tải và rủi ro quá nhiệt, lực dọc trục cảm ứng từ lực hướng kính.

Hệ số an toàn n = ứng suất giới hạn / ứng suất làm việc; ứng suất cho phép [σ] = σ_giới hạn / n. Bảng chọn n theo 4 yếu tố + so sánh 3 thuyết bền von Mises/Tresca/Rankine — bài nền cho mọi bài tính bền chi tiết máy.

Mỏi là hỏng do tải lặp dưới giới hạn bền tĩnh — đường cong S-N, giới hạn mỏi Se′≈0,5σ_b (thép có ngưỡng, nhôm không), hệ số Marin, Kt/Kf, giản đồ Goodman. Bài nguyên lý YMYL — thiết kế thực tế phải theo chuẩn + kỹ sư.

Mọi hệ 1 bậc tự do (khối lượng-lò xo-giảm chấn) có 1 tần số riêng ωn=√(k/m). Kích thích trùng tần số riêng gây cộng hưởng; muốn cách ly rung phải làm hệ mềm để r=ω/ωn > √2 — công thức MF, TR và bảng hệ số khuếch đại theo tỉ số cản.

Mối ghép độ dôi truyền lực nhờ áp suất tiếp xúc p sinh ra từ độ dôi δ khi ép trục vào lỗ. Mô-men truyền M=μ·p·π·d·L·(d/2). Lắp ép nguội (lực trực tiếp) hoặc ép nóng/lạnh (giãn nở nhiệt) — so sánh với then khi cần chọn phương án ghép.

Chọn vật liệu chi tiết máy là tìm mác RẺ NHẤT đạt đủ mọi yêu cầu làm việc — không phải chọn mác 'xịn' nhất có thể. Trình tự: xác định yêu cầu chủ đạo, chọn nhóm thép theo vai trò, rồi tra số cơ tính cụ thể ở bảng chuẩn.

Số Sommerfeld S=(r/c)²·(μN/P) gom các biến thiết kế ổ trượt thành 1 tham số vô thứ nguyên — tra biểu đồ Raimondi-Boyd theo S và L/D để biết chiều dày màng dầu, ma sát, lưu lượng. An toàn khi màng dầu dày hơn tổng độ nhám 2 bề mặt.

Gia công bạc lót (bushing/bạc trượt) qua mạng lưới xưởng đối tác cokhi.net — chi tiết đỡ trục thay thế ổ lăn khi cần giảm chấn, chi phí thấp, không gian hạn chế. Vật liệu đồng thau/đồng thanh/babbitt/nhựa kỹ thuật, dung sai khe hở bôi trơn. Bài dịch vụ, có báo giá.

Vòng bi rung/nóng/kêu lạ do bôi trơn thiếu-sai loại, lắp ghép sai, quá tải-lệch trục, hoặc mỏi bề mặt hết tuổi thọ L10. Đọc dấu vết hỏng theo 6 nhóm ISO 15243 (SKF) giúp chẩn đoán chính xác khi đã tháo ra.

Gioăng làm kín giữa hai bề mặt đứng yên bằng lực siết, phớt làm kín chỗ có chuyển động tương đối và cần giữ một màng dầu cực mỏng. Rò rỉ hầu hết đến từ bề mặt lắp, thao tác lắp, chọn sai vật liệu hoặc điều kiện làm việc vượt thiết kế.

Phe cài là vòng đàn hồi lắp vào rãnh trên trục hoặc trong lỗ, tạo vai chặn tháo được để giữ chi tiết không dịch dọc trục. Nó chịu tải dọc trục chứ không truyền mô-men xoắn, và khả năng chịu tải phụ thuộc vào rãnh nhiều hơn vào chính vòng phe.

Chốt định vị giữ đúng vị trí tương đối giữa hai chi tiết, còn bu lông giữ chặt. Chốt trụ định vị bằng lắp chặt vào lỗ đã doa; chốt côn định vị bằng mặt côn tự khít nên tháo lắp nhiều lần vẫn về đúng chỗ cũ.

Mối ghép ren tự nới lỏng theo hai cơ chế khác nhau: mất lực căng mà đai ốc không hề quay do bề mặt bị ép lún, và đai ốc quay ngược dưới tải ngang lặp lại. Mỗi cơ chế đòi hỏi một nhóm biện pháp riêng, dùng nhầm là vô ích.

Then hoa dùng nhiều răng liền khối trên trục thay cho một thanh then rời, chia mô-men cho 6–10 răng. Bài giải cơ chế, ký hiệu N × d × D, bảng tra ISO 14 dãy nhẹ và dãy trung, cách chọn giữa răng chữ nhật và răng thân khai.

Then bán nguyệt giữ bằng hai mặt bên nhưng thân cung tròn tự xoay theo rãnh nên hợp trục côn; then vát giữ bằng ma sát do đóng nêm dốc 1:100 và vì thế đẩy chi tiết lệch tâm. Bài so sánh ba cơ chế giữ và nêu số hiệu tiêu chuẩn của từng loại.

Lực trên then suy từ mô-men xoắn: F = 2T/d. Lực đó gây hai kiểu hỏng khác nhau trên hai diện tích khác nhau — cắt trên tiết diện b × l và dập trên mặt bên (h − t1) × l. Vì phần nhô luôn nhỏ hơn chiều rộng ở then tiêu chuẩn, dập thường tới trước, và triệu chứng đầu tiên là rãnh rộng ra chứ không phải then gãy.

Mối ghép đa giác thay rãnh then bằng chính biên dạng không tròn của thân trục — trục không bị khoét nên giữ nguyên tiết diện và không có góc rãnh tập trung ứng suất. DIN 32711 quy định biên dạng P3G gần tam giác, DIN 32712 quy định P4C gần vuông cho phép trượt dọc khi có tải.

Bạc côn kẹp và vòng khóa trục biến lực siết vít dọc trục thành áp suất ép hướng kính trên toàn chu vi, giữ mayơ bằng ma sát trên trục trơn. Ưu điểm là trục không bị khoét, không có khe hở nên không gõ khi đảo chiều, và chỉnh được vị trí góc lẫn vị trí dọc. Cái giá là mối ghép phụ thuộc hoàn toàn vào lực siết đúng.

Vít định vị giữ chi tiết bằng một điểm tiếp xúc rất nhỏ nên chỉ hợp tải nhẹ và cụm không đảo chiều. Bốn dạng đầu theo DIN 913, 914, 915, 916 cho bốn cơ chế giữ khác nhau — đầu bằng giữ bằng ma sát, đầu côn ăn sâu nhất, đầu trụ định vị lặp lại được, đầu chén là dạng thông dụng nhất.

Lắp trung gian có thể ra độ dôi rất nhỏ hoặc khe hở rất nhỏ tùy chi tiết cụ thể rơi vào đâu trong dung sai. Dưới tải thay đổi, hai mặt tiếp xúc trượt qua lại vài micromet mỗi vòng quay, sinh mòn fretting với bột oxit đỏ nâu. Vật liệu mất đi ở mặt tiếp xúc chính là độ dôi mất đi, nên mối ghép lỏng dần theo thời gian.

Nắp chắn ZZ chừa khe hẹp, không chạm vòng trong; phớt 2RS tì môi cao su lên vòng trong nên kín hơn nhưng bị giới hạn tốc độ. Cách đọc hậu tố theo SKF và NTN, ca vòng ngoài quay, vì sao ổ kín không bơm mỡ lại, bảng chọn theo điều kiện tại máy.

Ổ bi tự lựa có rãnh cầu chung ở vòng ngoài nên chịu được trục nghiêng, đổi lại chỉ hợp khi lực dọc trục nhỏ; ổ bi rãnh sâu một dãy chịu lực dọc trục hai chiều nhưng chỉ chịu lệch rất nhỏ. Góc lệch cho phép theo catalogue SKF, chỗ NSK và SKF nói ngược nhau về tốc độ, bảng chọn theo điều kiện gối đỡ.

Phớt chắn dầu làm kín bằng môi cao su tì lên mặt trục nên bề mặt trục là một nửa của phớt; phớt cơ khí làm kín giữa hai mặt vành khuyên phẳng với màng lỏng rất mỏng và luôn có rò ở mức cho phép. Yêu cầu mặt trục theo SKF, giới hạn áp suất, ca chạy khô, bảng chọn theo điều kiện tại máy.

Ổ kim dùng con lăn mảnh và dài nên tiết diện thấp; loại không vòng trong lấy mặt trục làm rãnh lăn, đòi trục tôi cứng HRC 58–64 và mài theo khuyến nghị NTN. Ổ đũa trụ có vòng trong riêng, loại có gờ chịu lực dọc trục nhẹ, loại không gờ làm ổ tự do. Cả hai đều nhạy lệch trục; bảng chọn theo điều kiện đo tại máy.

O-ring nằm trong rãnh, bị ép méo khi lắp và được áp suất đẩy chặt thêm vào khe cần kín; gioăng phẳng chỉ kín chừng nào bu lông còn giữ ứng suất trên gioăng, và mọi mối ghép bích đều dão sau khi siết. Cơ chế theo Parker, Garlock, TEADIT; chuyện dùng lại, siết lại, ép quá mức; bảng chọn theo mối ghép tại máy.

Gang xám đúc tắt rung tốt nhờ graphit tấm và kinh tế ở loạt vừa đến lớn; kết cấu thép hàn hợp chiếc lẻ và kết cấu lớn nhưng giảm chấn thấp và mang ứng suất dư. Cả hai chỉ ổn định sau khử ứng suất. Phép tính khuếch đại cộng hưởng theo Slocum, thí nghiệm khử ứng suất rung khung hàn, bảng chọn tại xưởng.

NBR là copolyme phân cực của butadien và acrylonitril, chịu môi chất không phân cực nhờ nhóm nitril; FKM là cao su mạch chứa flo, bền hoá và bền nhiệt hơn nhưng hoá cứng ở nhiệt độ cao hơn NBR và trương mạnh trong metanol. Đối chiếu theo cấu trúc mạch, môi chất và số liệu đo của từng nghiên cứu, dẫn nguồn từng dòng.

EPDM có mạch chính no, hợp với nước, nước nóng, hơi nước và môi trường ngoài trời, nhưng hấp thụ dầu khoáng làm yếu tính chất; NBR là cao su phân cực dùng cho dầu và nhiên liệu, đổi lại nhạy hơn với lão hoá môi trường và mài mòn. Đối chiếu theo cấu trúc mạch, môi chất và nhiệt độ, dẫn nguồn từng dòng.

Mỏi đến từ tải chu kỳ: vết nứt ngắn sinh dọc dải trượt bền rồi chuyển sang lan xuyên hạt vuông góc ứng suất chính lớn nhất. Dão là biến dạng dẻo tích dần theo thời gian dưới tải giữ nguyên, do khuếch tán nên đặc biệt quan trọng ở nhiệt độ cao. Đối chiếu theo loại tải, nhiệt độ và dấu vết mặt gãy, dẫn nguồn từng dòng.

Phớt cơ khí đơn có một cặp mặt làm kín, được chính chất lỏng công tác bôi trơn, nên thứ rò ra khí quyển là chất công tác. Phớt kép có hai cặp mặt và một khoang chất lỏng sạch ở giữa: khoang không tăng áp dùng chất đệm, khoang tăng áp dùng chất chắn. Đối chiếu theo cách John Crane và AESSEAL mô tả ba bố trí của API 682, kèm bảng quyết định theo môi chất và hệ phụ trợ.

Tết chèn là các vòng bện ép quanh mặt trụ của trục trong hộp đệm, phải rỉ một lượng nhỏ để tự bôi trơn và phải siết lại theo định kỳ. Phớt cơ khí chuyển chỗ làm kín sang cặp mặt phẳng rà khít ép nhau bằng lò xo. Đối chiếu theo hướng dẫn lắp của SEPCO và ba bài so sánh của Swagelok, Stream Pumps, DXP: mức rò, việc bảo trì, mòn ống lót, sức chịu lệch tâm và môi chất mài mòn, kèm bảng quyết định theo cái đo được ở hộp đệm.

Phớt mê cung là loại không tiếp xúc: nó chặn bằng khe hở và chuỗi rãnh nối nhau nên không sinh mô men ma sát và không có giới hạn nhiệt của bản thân phớt. Phớt tiếp xúc dùng môi cao su tì vào mặt quay, giữ mỡ và chặn bẩn tốt hơn nhưng ma sát cao hơn, có thể làm nóng thêm và đòi hỏi mặt lắp phớt đạt yêu cầu. Đối chiếu theo Regal Rexnord và hai catalogue của SKF, kèm bảng quyết định theo cái đo được ở gối đỡ.

Ổ đũa côn dùng con lăn côn tiếp xúc đường nên NSK xếp vào nhóm tải nặng và cứng vững hơn ổ bi; ổ bi đỡ chặn tiếp xúc điểm theo đường nghiêng nên SKF ghi loại một dãy góc lớn chạy được tốc độ tương đối cao. Bài đối chiếu chiều lực dọc trục, góc tiếp xúc, lệch góc cho phép và kết cấu tháo rời theo tài liệu hai hãng.

Hai loại ổ này cùng có rãnh cầu chung ở vòng ngoài nên cùng bù trục nghiêng; khác nhau nằm ở con lăn tang trống so với viên bi, ở tải hướng kính và ở chiều lực dọc trục. Bài đối chiếu góc tự lựa theo dãy, điều kiện kèm theo trị số góc, nhiệt độ trong bảng đặc tính và cách lắp bằng ống lót.

Gối đỡ UC là cụm liền có ổ vòng trong rộng khóa lên trục bằng vít cấy, cổ lệch tâm hoặc ống lót, tra sẵn mỡ; gối đỡ SN là thân tách đôi nắp và thân, nhận ổ tự lựa rời và cho tra lại mỡ. Bài đối chiếu cách khóa trục, góc lệch cho phép, cách bôi trơn và giới hạn tải theo tài liệu hãng.

Vòng bi gốm lai giữ vòng thép nhưng thay bi thép bằng bi nitrua silic: nhẹ hơn, cứng hơn, dẫn điện kém và đòi hỏi bôi trơn thấp hơn. Bài đọc lại các con số của thí nghiệm hãng về khối lượng bi, mô-đun đàn hồi, hệ số ma sát biên và tuổi thọ mỡ, kèm vế đánh đổi là áp suất tiếp xúc cao hơn.

Ổ lăn lỗ trụ nhận độ dôi từ cặp dung sai lỗ ổ và ngõng trục, lắp bằng ép nguội hoặc nung. Ổ lỗ côn nhận độ dôi ngay lúc đẩy vòng trong lên mặt côn của ngõng trục hoặc ống lót, và đo độ dôi đó bằng phần khe hở hướng kính mất đi. Bảng đối chiếu theo catalogue SKF và Bearing ABCs của NSK, kèm bảng quyết định theo thứ đo được tại xưởng.

Ổ trượt thuỷ động sinh áp nhờ trục quay kéo dầu vào khe hẹp dần, nên tải nâng được gắn với tốc độ và độ nhớt. Ổ trượt thuỷ tĩnh lấy áp từ bơm ngoài qua cữ tiết lưu nên đỡ tải khi trục đứng yên, đổi lại phải nuôi cả một hệ cấp dầu có lọc. Đối chiếu theo bài giảng của Texas A&M và một bộ thí nghiệm đăng trên Sensors.

Ổ bi chặn của SKF chỉ nhận tải dọc trục thuần và cho khả năng tốc độ cao hơn; ổ đũa chặn tang trống nhận tải dọc trục rất nặng, nhận thêm tải hướng kính và tự lựa được. Bảng đối chiếu theo catalogue SKF và Bearing ABCs của NSK, kèm chỗ hai hãng nói khác nhau về tốc độ và bảng chọn theo thứ đo được tại máy.

Tải động C gắn với mỏi kim loại của bề mặt lăn và dùng để tính tuổi thọ khi ổ quay; tải tĩnh C0 gắn với biến dạng dư ở chỗ tiếp xúc khi ổ đứng yên, quay rất chậm hoặc ăn tải va đập. SKF ghi hai điều kiện tải phải kiểm độc lập. Bài nêu tên và số hiệu ISO 76, ISO 281 nhưng không chép trị số trong đó.

Vòng bi mới thay chạy được ít lâu rồi kêu và nóng. Phần lớn các ca này hỏng ngay trong lúc lắp chứ không phải sau đó. Ba cách lắp gây hỏng tách được bằng dấu vết để lại trên đường lăn: truyền lực qua bi, nung quá mức, và ép vào chỗ lắp sai dung sai.