Nguyên nhân gây ra sự cố vỡ vòng trong của vòng bi đũa NSK
Trong hộp số ô tô, hầu hết các hệ thống truyền thống đều sử dụng ổ lăn để đỡ trục quay nhằm đảm bảo trục quay ổn định. Ví dụ sau minh họa việc sử dụng ổ lăn hình trụ NSK để hỗ trợ truyền động ổn định của trục quay.
Ví dụ: Chi tiết bị lỗi được tháo ra toàn bộ để kiểm tra, người ta thấy vòng trong của ổ lăn hình trụ của trục bánh dẫn động cách vị trí mặt phẳng của phép đo bên trong là 3mm. Nếu vòng trong của ổ lăn hình trụ NSK nằm ngoài một khoảng cách nhất định và con lăn không tiếp xúc hết chiều dài với bề mặt rãnh của vòng trong của ổ lăn, thì sự rung động bất thường của ổ trục sẽ xảy ra khi chịu tải, và rung động này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của hộp số và gây ra lỗi tiếng ồn, ảnh hưởng tới quá trình sử dụng.
Vòng bi NSK, bạc đạn NSK chính hãng
1. Xét về mặt cấu trúc hệ thống
Theo thiết kế kết cấu, hai đầu của trục truyền động là ổ trục, đầu cố định sử dụng ổ bi rãnh sâu và đầu tự do sử dụng ổ lăn hình trụ. Ổ bi rãnh sâu chịu lực hướng tâm do đai thép tạo ra và lực dọc trục do áp suất dầu trục chính tạo ra. Ổ lăn hình trụ chỉ chịu lực kéo của đai thép truyền từ trục và không có lực dọc trục nào tác dụng lên ổ trục, tức là vòng bi đũa NSK sẽ không chịu lực dọc trục.
2. Nguyên nhân
Từ nguyên lý cơ học, có thể biết rằng hai phần của khớp nối nhiễu đã bị tách rời trong quá trình sử dụng, hoặc các bộ phận được sản xuất sai dung sai làm giảm lực siết không đủ, hoặc lực siết do khớp thiết kế tạo ra quá nhỏ. Không đủ, lực đẩy tạo ra khi làm việc của chi tiết lớn hơn lực siết, để chi tiết được gửi và di chuyển. Lý do cho việc mang ra được khám phá dựa trên ý tưởng này.
(1) Phát hiện kích thước:
Nếu kích thước bộ phận không đủ tiêu chuẩn, có nguy cơ vòng trong của ổ trục sẽ bị rơi ra ngoài. Đo các bộ phận giao phối vòng bi của hai nguyên mẫu. Nếu kích thước của các bộ phận đáp ứng yêu cầu thiết kế thì có thể loại trừ ảnh hưởng của yếu tố này.
(2) Tính lực liên kết:
Vòng bên trong của ổ trục NSK có sự ăn khớp với trục xe và lý do khiến vòng bên trong lộ ra có thể là do thiết kế không đủ can thiệp. Kiểm tra thiết kế kích thước của trục và ổ trục và thấy rằng sự giao thoa tối thiểu giữa hai trục ở trạng thái giới hạn là 0,002mm. Tại thời điểm này, sự kết hợp giữa vòng trong của ổ trục và trục có thể được tính theo công thức sau:
P = πd2BE (d1-d2) / d1
trong đó:
P-Lực liên kết giữa vòng trong và trục, N
d1- đường kính của trục, mm
d2- đường kính trong vòng bi, mm
B-Vòng bi và chiều rộng tiếp xúc vòng trong, mm
E-Mô đun đàn hồi của trục, Mpa
Từ ví dụ trên ta thấy, khi giao thoa giữa gối NSK và trục là 0,002mm thì lực siết tổng hợp P là 23,73N. Giá trị này quá nhỏ sẽ dễ gây ra tình trạng không đủ chặt và cố định trục truyền động vào vòng trong của ổ trục. Khiến bạc đạn rơi ra ngoài. Tuy nhiên, trong phần phân tích kết cấu trước đây, ổ lăn hình trụ không chịu tác dụng của lực dọc trục. Dường như không thể giải thích rằng một lực liên kết nhỏ sẽ gây ra vấn đề tách rời. Vấn đề cần được tiếp tục tìm hiểu.
Phân tích CAE của lực lên trục và ổ trục thiết lập mô hình theo cấu trúc và sử dụng phần mềm máy tính để phân tích CAE. Theo kết quả tính toán và phân tích của CAE, một lượng biến dạng uốn nhất định sẽ xảy ra khi trục bánh xe bị ứng suất, khi đó sẽ sinh ra một lực dọc trục lên ổ trục.
Đồng thời, kết quả phân tích CAE của trục dẫn động cho thấy mặt bích côn tiếp xúc với đai thép cũng bị biến dạng, và biến dạng vị trí gối do lực căng đai thép lớn nhất gây ra là 0,084mm. Sự biến dạng của mặt bích côn cũng tạo ra một lực dọc trục lên vòng bi NSK.
(3) Xác nhận lý do
Theo phân tích trên, dưới tác dụng của lực căng đai thép, lực dọc trục giữa trục và ổ lăn trụ NSK sẽ không hoàn toàn không có. Ngoài ra, sai số của quá trình sản xuất và lắp ráp sản phẩm sẽ làm tăng lực dọc trục. Khi tổng lực dọc trục gây ra bởi hoạt động cưỡng bức của trục và sai số chế tạo lớn hơn lực xiết tổng hợp của ổ trục, ổ trục sẽ trượt tại vị trí ban đầu trên trục.
Việc tính toán số lượng của lực dọc trục sinh ra bởi sự biến dạng của trục bánh xe phức tạp hơn, vì vậy việc lấy và tính toán cụ thể sẽ không được thực hiện ở đây. Từ kết quả phân tích CAE - vòng bi của mặt bích côn của trục bánh lái có độ biến dạng 0,084mm, có thể thấy rằng lực dọc trục sẽ không quá nhỏ. Sự can thiệp tối thiểu giữa ổ trục NSK và trục kết hợp với lực xiết 23,73N phải rất nhỏ so với nó.
Từ đó, có thể khẳng định rằng lý do hỏng vòng trong của ổ lăn hình trụ bên trong trục lái trong thử nghiệm trên bàn của sản phẩm CVT này là do sự can thiệp giữa ổ trục và trục do thiết kế bộ phận đưa ra là không đủ, và không có thiết kế cấu trúc. Ổ trục nằm trên trục của kết cấu chống đứt hạn chế.
3. Giải pháp
Để đáp ứng hai lý do được xác định ở trên, hai biện pháp để giải quyết vấn đề đã được đưa ra:
(1) Tăng sự giao thoa giữa vòng trong của ổ trục NSK và trục xe. Việc điều chỉnh dung sai đường kính của sự phù hợp giữa trục với ổ lăn sẽ làm tăng độ phù hợp tối thiểu giữa trục và ổ lăn hình trụ NSK từ 0,002mm lên 0,011mm.
(2) Một cấu trúc chống rơi giới hạn được thêm vào vòng trong của ổ trục NSK. Một rãnh vòng giữ được thêm vào vị trí bên ngoài của ổ trục NSK trên trục, và vòng giữ được lắp đặt để hạn chế vòng trong của ổ trục để ngăn vòng trong rơi ra ngoài.
Nguồn: fagbearing
