Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4173:2008 (ISO 281 : 2007)

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4173:2008 hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 281:2007 về Ổ lăn - Tải trọng động danh định và tuổi thọ danh định. Tiêu chuẩn này do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC 4 Máy công cụ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị và Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. Đây là văn bản kỹ thuật nền tảng quy định các phương pháp tính toán tải trọng và tuổi thọ của ổ lăn, phục vụ trực tiếp cho công tác thiết kế, chế tạo và lựa chọn ổ lăn trong ngành cơ khí.

Điều 1: Phạm vi áp dụng

Điều khoản này xác định rõ giới hạn áp dụng và các đối tượng điều chỉnh của tiêu chuẩn:

• Quy định phương pháp tính toán tải trọng động danh định cơ bản cho các loại ổ lăn được chế tạo từ thép ổ lăn chất lượng cao, được tôi cứng theo các quy trình công nghệ phổ biến và có thiết kế hình học thông thường.
• Xác định phương pháp tính toán tuổi thọ danh định cơ bản, là tuổi thọ gắn liền với độ tin cậy 90% của các ổ lăn hoạt động trong điều kiện bôi trơn và vận hành tiêu chuẩn.
• Cung cấp phương pháp tính toán tuổi thọ danh định cải biên (tuổi thọ hệ thống), cho phép tính đến các yếu tố ảnh hưởng thực tế bao gồm: mức độ tin cậy yêu cầu, giới hạn tải trọng mỏi của vật liệu, đặc tính bôi trơn, mức độ nhiễm bẩn của chất bôi trơn và các điều kiện vận hành đặc thù khác.
• Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các thiết kế ổ lăn có con lăn tiếp xúc trực tiếp trên bề mặt trục hoặc lỗ thân hộp, trừ khi các bề mặt đó được gia công nhiệt luyện và mài đạt chất lượng tương đương với vòng ổ lăn.

Điều 2: Tài liệu viện dẫn

Để áp dụng tiêu chuẩn này một cách chính xác, người sử dụng cần tham chiếu đến các tài liệu viện dẫn quan trọng sau đây. Đối với các tài liệu ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu, đối với tài liệu không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất:

• TCVN 8040 (ISO 5593), Ổ lăn - Từ vựng: Cung cấp hệ thống thuật ngữ và định nghĩa chuẩn hóa quốc tế sử dụng trong ngành công nghiệp ổ lăn.
• ISO 76, Rolling bearings - Static load ratings: Tiêu chuẩn về tính toán tải trọng tĩnh danh định của ổ lăn, bổ trợ cho việc đánh giá khả năng chịu tải toàn diện của ổ lăn khi đứng yên hoặc quay chậm.

Điều 3: Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn thiết lập các định nghĩa kỹ thuật cốt lõi nhằm thống nhất cách hiểu và áp dụng trong thực tế tính toán:

• Tuổi thọ (Life): Là số vòng quay của một trong các vòng ổ lăn (hoặc vòng đệm) so với vòng kia trước khi xuất hiện dấu hiệu mỏi đầu tiên (bong tróc) trên một trong các đường lăn hoặc con lăn. Tuổi thọ cũng có thể được biểu thị bằng số giờ hoạt động ở một tốc độ quay không đổi xác định.
• Độ tin cậy (Reliability): Tỷ lệ phần trăm của một nhóm các ổ lăn giống nhau hoạt động trong cùng một điều kiện dự kiến đạt được hoặc vượt quá tuổi thọ xác định.
• Tuổi thọ danh định cơ bản (Basic rating life): Tuổi thọ gắn liền với độ tin cậy 90% của các ổ lăn chế tạo bằng vật liệu thông thường, vận hành trong điều kiện bình thường. Ký hiệu là L10 (đối với triệu vòng quay) hoặc L10h (đối với giờ hoạt động).
• Tải trọng động danh định cơ bản (Basic dynamic load rating): Trị số tải trọng hướng tâm (đối với ổ đỡ) hoặc hướng trục (đối với ổ chặn) không đổi mà ổ lăn có thể chịu được về mặt lý thuyết để đạt được tuổi thọ danh định cơ bản là một triệu vòng quay.
• Tải trọng động tương đương (Equivalent dynamic load): Tải trọng hướng tâm hoặc hướng trục không đổi, nếu tác dụng lên ổ lăn sẽ đem lại tuổi thọ tương đương như tuổi thọ mà ổ lăn đạt được trong điều kiện tải trọng thực tế (tải trọng kết hợp cả lực hướng tâm và lực hướng trục).

Điều 4: Ký hiệu và các đại lượng viết tắt

Để phục vụ cho các công thức toán học tính toán tải trọng và tuổi thọ, tiêu chuẩn thiết lập hệ thống ký hiệu chuẩn hóa quốc tế bao gồm:

• C: Tải trọng động danh định hướng tâm cơ bản (đối với ổ đỡ) hoặc tải trọng động danh định hướng trục cơ bản (đối với ổ chặn).
• P: Tải trọng động tương đương hướng tâm hoặc hướng trục của ổ lăn.
• L10: Tuổi thọ danh định cơ bản (tính bằng triệu vòng quay).
• Lnm: Tuổi thọ danh định cải biên theo hệ thống ISO (tính bằng triệu vòng quay), có tính đến độ tin cậy (100 - n)% và các điều kiện vận hành cụ thể.
• a1: Hệ số hiệu chỉnh tuổi thọ theo độ tin cậy (thay đổi từ độ tin cậy 90% đến 99% hoặc cao hơn).
• a_iso: Hệ số hiệu chỉnh tuổi thọ hệ thống, phản ánh sự tương tác phức tạp giữa giới hạn tải trọng mỏi, điều kiện bôi trơn, khe hở hoạt động và mức độ nhiễm bẩn của chất bôi trơn.
• Cu: Tải trọng giới hạn mỏi của ổ lăn, là trị số tải trọng mà dưới mức đó, về mặt lý thuyết, ổ lăn sẽ không bao giờ bị mỏi nếu điều kiện bôi trơn hoàn hảo và môi trường hoàn toàn sạch sẽ.