Ngày nay có rất nhiều loại vòng bi khác nhau, nhưng có rất ít thông tin về sự khác biệt giữa chúng. Có thể bạn đã tự hỏi "Vòng bi nào là tốt nhất cho ứng dụng của bạn?" hoặc "Làm cách nào để chọn ổ trục?
1. Phân loại vòng bi
Trước tiên, bạn cần biết rằng hầu hết các ổ trục có con lăn đều thuộc hai loại chính:
Vòng bi cầu Vòng bi lăn
Trong các nhóm này, có các loại vòng bi phụ với các tính năng độc đáo hoặc thiết kế được tối ưu hóa để cải thiện hiệu suất. Hiệu suất tuyệt vời, khả năng chịu nhiệt độ cao, siêu bền, v.v. trong thế giới vật liệu mới.
2. Xác nhận bốn điều trong ứng dụng và chọn đúng loại vòng bi
1. Tìm tải trọng và khả năng chịu tải
Tải trọng ổ trục thường được định nghĩa là phản lực mà một bộ phận tác dụng lên ổ trục khi nó được sử dụng.
Khi chọn ổ trục phù hợp cho ứng dụng của bạn, trước tiên bạn nên xác định khả năng chịu lực. Khả năng chịu tải là lượng tải mà ổ trục có thể xử lý và là một trong những yếu tố quan trọng nhất khi lựa chọn ổ trục.
Trước tiên, hãy hiểu loại và tải trọng ổ trục mà ứng dụng của bạn sẽ đặt lên ổ trục. Vòng bi thường phù hợp nhất cho tải trọng nhỏ đến trung bình. Các ứng dụng hạng nặng thường phù hợp nhất với ổ lăn.
Tải trọng ổ trục có thể là hướng trục (lực đẩy), hướng tâm hoặc kết hợp. Tải trọng trục (hoặc lực đẩy) là khi lực song song với trục của trục.
Tải trọng hướng tâm là khi lực vuông góc với trục. Sau đó, tải ổ trục kết hợp là khi các lực song song và vuông góc tạo ra một lực góc so với trục.
Ổ bi được thiết kế với các viên bi hình cầu để phân bổ tải trọng trên một diện tích bề mặt có kích thước vừa phải. Chúng có xu hướng phù hợp hơn với tải trọng từ nhỏ đến trung bình, truyền tải qua một điểm tiếp xúc duy nhất.
Dưới đây là tài liệu tham khảo nhanh về các loại tải trọng ổ trục và ổ bi tốt nhất:
Tải trọng xuyên tâm (vuông góc với trục) và tải trọng nhẹ:
Chọn ổ bi đỡ (hay còn gọi là ổ bi rãnh sâu). Vòng bi xuyên tâm là một số loại vòng bi phổ biến nhất trên thị trường.
Tải trọng dọc trục (lực đẩy) (song song với trục):
Chọn một ổ bi lực đẩy
Tải trọng hướng tâm và hướng trục kết hợp:
Chọn ổ đỡ tiếp xúc góc. Các quả bóng tiếp xúc với mương ở một góc hỗ trợ tốt hơn cho tải kết hợp.
Tải trọng hướng tâm và hướng trục kết hợp:
Chọn ổ lăn côn
hình ảnh
2. Biết tốc độ của thiết bị ứng dụng của bạn
Xác định tốc độ quay của ứng dụng. Tốc độ cao (RPM) thường tốt nhất với ổ bi, trong khi tốc độ thấp thường tốt nhất với ổ bi. Tốc độ quay của thiết bị ứng dụng là một yếu tố cần xem xét khi lựa chọn vòng bi.
Ổ bi thường là lựa chọn đầu tiên nếu ứng dụng của bạn sẽ hoạt động ở tốc độ quay cao. Chúng hoạt động tốt hơn ở tốc độ cao hơn và cung cấp phạm vi tốc độ cao hơn so với vòng bi lăn.
Một lý do là phần tiếp xúc giữa các phần tử lăn và rãnh lăn trong ổ bi là một điểm chứ không phải là một đường tiếp xúc, giống như ổ lăn. Do các phần tử lăn ấn vào mương khi các bề mặt lăn, biến dạng bề mặt ít xảy ra hơn nhiều khi tải trọng điểm trong ổ bi.
Một lý do khác khiến vòng bi tốt hơn cho các ứng dụng tốc độ cao là lực ly tâm. Lực ly tâm được định nghĩa là lực đẩy một vật chuyển động quanh tâm ra ngoài, và được tạo ra bởi quán tính của vật. Lực ly tâm là yếu tố hạn chế chính đối với tốc độ của ổ trục vì nó chuyển thành tải trọng hướng tâm và hướng trục trên ổ trục. Vì khối lượng của ổ lăn lớn hơn ổ bi nên ổ lăn sẽ tạo ra lực ly tâm cao hơn ổ bi có cùng kích thước.
Đôi khi tốc độ của thiết bị được áp dụng cao hơn tốc độ định mức của ổ bi.
Nếu điều này xảy ra, một giải pháp đơn giản và phổ biến là thay đổi vật liệu ổ bi từ thép sang gốm. Điều này giữ nguyên kích thước ổ trục, nhưng tăng định mức tốc độ khoảng 25 phần trăm . Bởi vì vật liệu gốm nhẹ hơn thép, bóng gốm tạo ra lực ly tâm ít hơn ở bất kỳ tốc độ nào.
Vòng bi tiếp xúc góc phù hợp nhất cho các ứng dụng tốc độ cao
Vòng bi tiếp xúc góc là lựa chọn vòng bi tốt nhất cho các ứng dụng tốc độ cao. Một lý do là những quả bóng nhỏ hơn, những quả bóng nhỏ hơn nặng hơn và quay với ít lực ly tâm hơn. Vòng bi tiếp xúc góc cũng có tải trọng đặt trước tích hợp trên ổ trục, hoạt động với lực ly tâm để lăn các viên bi trong ổ trục đúng cách.
Nếu bạn đang thiết kế cho các ứng dụng tốc độ cao thì bạn sẽ cần các ổ trục có độ chính xác cao, thường nằm trong cấp độ chính xác ABEC 7
Vòng bi có độ chính xác thấp hơn được sản xuất với "khoảng trống" nhiều chiều hơn so với vòng bi có độ chính xác cao. Do đó, khi ổ trục được sử dụng ở tốc độ cao, các quả bóng lăn nhanh trên mương ổ trục, làm giảm độ tin cậy, dẫn đến hỏng ổ trục. Vòng bi có độ chính xác cao được sản xuất theo tiêu chuẩn chính xác và được sản xuất với độ lệch tối thiểu so với thông số kỹ thuật. Vòng bi có độ chính xác cao đáng tin cậy cho các ứng dụng chạy nhanh vì chúng đảm bảo tương tác tốt với bóng và mương.
3. Các yếu tố về độ đảo và độ cứng của ổ lăn
Độ đảo của ổ trục là lượng mà một trục quay quanh tâm hình học của nó khi nó quay. Một số ứng dụng, chẳng hạn như trục quay của dụng cụ, chỉ cho phép những sai lệch nhỏ trong các bộ phận quay của chúng. Nếu bạn đang thiết kế cho một ứng dụng như vậy, thì hãy chọn ổ trục có độ chính xác cao vì ổ trục được sản xuất với dung sai rất chặt chẽ và nó sẽ tạo ra ít độ đảo hệ thống hơn.
Độ cứng của ổ trục là khả năng chống lại các lực khiến trục bị lệch khỏi trục của nó và đóng vai trò chính trong việc giảm thiểu độ đảo của trục. Độ cứng của ổ trục đến từ sự tương tác của các phần tử lăn với mương. Càng nhiều phần tử lăn được ép vào mương, biến dạng đàn hồi xảy ra và độ cứng càng cao.
Độ cứng của ổ trục thường được phân loại như sau:
độ cứng trục
độ cứng xuyên tâm
Độ cứng của ổ trục càng cao thì lực cần thiết để di chuyển trục đang sử dụng càng lớn.
Hãy xem nó hoạt động như thế nào với các ổ trục tiếp xúc góc chính xác. Những vòng bi này thường có độ lệch sản xuất giữa vòng trong và vòng ngoài. Khi lắp các ổ trục tiếp xúc góc, độ lệch sẽ bị loại bỏ, khiến các viên bi ép vào rãnh lăn mà không có bất kỳ lực tác dụng bên ngoài nào. Điều này được gọi là tải trước và quá trình này làm tăng độ cứng của ổ trục ngay cả trước khi ổ trục chịu bất kỳ lực tác dụng nào.
4. Tìm chất bôi trơn phù hợp cho nhu cầu ổ trục của thiết bị ứng dụng
Biết nhu cầu bôi trơn ổ trục của bạn là rất quan trọng để chọn ổ trục phù hợp và cần được xem xét sớm trong thiết kế thiết bị ứng dụng. Bôi trơn không đúng cách là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra hỏng hóc vòng bi.
Bôi trơn tạo ra một lớp màng dầu giữa các con lăn và rãnh của ổ trục, giúp ngăn ngừa ma sát và quá nhiệt.
Loại bôi trơn phổ biến nhất là dầu mỡ, bao gồm dầu có chất làm đặc. Chất làm đặc giữ dầu tại chỗ để nó không rời khỏi ổ trục. Khi các viên bi (bạc đạn) hoặc con lăn (ổ lăn) lăn trên mỡ, chất làm đặc sẽ tách ra, chỉ để lại một màng dầu giữa các con lăn và rãnh của ổ trục. Sau khi các phần tử lăn đi qua, dầu và chất làm đặc kết hợp lại.
Đối với các ứng dụng tốc độ cao, điều quan trọng là phải biết dầu và chất làm đặc tách ra và thêm lại nhanh như thế nào. Đây được gọi là ứng dụng hoặc mang giá trị n*dm. Trước khi chọn mỡ, bạn cần tìm giá trị n dm cho ứng dụng của mình. Để làm điều này, hãy nhân RPM ứng dụng của bạn với đường kính (dm) của tâm viên bi trong ổ trục. So sánh giá trị n dm của bạn với giá trị tốc độ tối đa cho mỡ trên bảng dữ liệu.
Nếu giá trị n*dm của bạn cao hơn giá trị tốc độ tối đa của mỡ trên bảng dữ liệu, mỡ sẽ không cung cấp đủ chất bôi trơn và sẽ xảy ra hỏng hóc sớm.
Một tùy chọn bôi trơn khác cho các ứng dụng tốc độ cao là hệ thống phun sương dầu, trộn dầu với khí nén và bơm vào các rãnh ổ trục theo các khoảng thời gian đã đo. Tùy chọn này đắt hơn so với bôi trơn bằng mỡ vì nó yêu cầu hệ thống trộn và đo lường bên ngoài và khí nén được lọc. Tuy nhiên, hệ thống sương mù dầu cho phép vòng bi chạy ở tốc độ cao hơn trong khi tạo ra ít nhiệt hơn so với vòng bi được bôi trơn.
Đối với các ứng dụng tốc độ thấp, bể dầu là phổ biến. Tắm dầu là khi một phần của ổ trục chìm trong dầu. Đối với các ổ trục sẽ hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, chất bôi trơn khô có thể được sử dụng thay cho chất bôi trơn gốc dầu mỏ, nhưng do bản chất của màng chất bôi trơn bị phá vỡ theo thời gian nên tuổi thọ của ổ trục thường bị giảm. Có một số yếu tố khác cần xem xét khi chọn chất bôi trơn cho ứng dụng của bạn.
