Định nghĩa thực dụng
Vòng bi đỡ một chi tiết chuyển động và giới hạn nó theo đúng kiểu chuyển động mong muốn. Ở hầu hết các máy, đó là một trục quay: vòng bi giữ trục trên đường tâm, chịu các lực tác dụng lên trục và cho trục quay với ma sát và mài mòn nhỏ nhất có thể. Nếu không có vòng bi, trục sẽ cọ trực tiếp vào gối đỡ, nóng lên, mòn đi và cuối cùng bị kẹt cứng.
Thuật ngữ này bao trùm nhiều loại chi tiết, từ bạc đồng trong bản lề cửa đến vòng bi tang trống cầu cỡ bằng bánh xe ô tô trong máy nghiền. Các kỹ sư chia chúng thành hai họ lớn. Vòng bi lăn đặt bi hoặc con lăn giữa hai vòng để các bề mặt lăn lên nhau thay vì trượt. Ổ trượt, còn gọi là vòng bi trượt hoặc bạc lót, không có phần tử lăn: trục trượt trên một bề mặt ma sát thấp như đồng, lớp polyme hoặc màng dầu. Phần lớn câu hỏi của người mua về vòng bi liên quan đến vòng bi lăn nên bài này tập trung vào loại đó; ổ trượt có trang riêng.
Bốn bộ phận của vòng bi lăn
Một vòng bi lăn điển hình gồm bốn bộ phận. Mỗi bộ phận là một quy trình chế tạo riêng và thường do một nhà cung cấp riêng đảm nhận, đó là lý do các cụm sản xuất vòng bi ở Trung Quốc có cả những nhà máy chuyên về bi, vòng giữ và phớt bên cạnh các nhà máy làm vòng bi hoàn chỉnh.
| Bộ phận | Chức năng | Vật liệu thường dùng |
|---|---|---|
| Vòng trong | Lắp lên trục và ở hầu hết các kiểu thiết kế thì quay cùng trục | Thép crôm cacbon cao như GCr15 / 52100 |
| Vòng ngoài | Nằm trong gối đỡ; mang rãnh lăn phía ngoài | Cùng loại thép, được tôi cứng và mài |
| Phần tử lăn | Bi hoặc con lăn truyền tải giữa hai vòng | Thép crôm; gốm trong vòng bi lai |
| Vòng giữ (rọ) | Giữ các phần tử lăn cách đều nhau | Thép dập, đồng thau gia công cắt gọt hoặc nylon gia cường sợi thủy tinh |
Nhiều vòng bi có thêm phớt hoặc nắp chắn ở hai bên để giữ mỡ bên trong và ngăn bụi bẩn, kèm theo lượng mỡ bôi trơn. Vòng bi kín thường được bôi trơn trọn đời; vòng bi hở dựa vào dầu hoặc mỡ do máy cung cấp.
Vì sao lăn thắng trượt ở đa số các trục
Tiếp xúc lăn cần lực khởi động nhỏ hơn nhiều so với tiếp xúc trượt. Vì vậy vòng bi lăn khởi động nhẹ, chạy mát ở tốc độ cao và giữ ma sát gần như không đổi trong một dải tốc độ rộng. Nó cũng dễ dự đoán: tuổi thọ danh định có thể tính từ tải và tốc độ theo phương pháp trong ISO 281, cho phép nhà thiết kế chọn kích thước vòng bi cho, chẳng hạn, 20.000 giờ vận hành. Cách tính này được trình bày trong bài tuổi thọ vòng bi và L10.
Ổ trượt vẫn thắng thế ở một số vị trí. Chúng chịu va đập và nhiễm bẩn tốt, chiếm ít không gian hướng kính, chạy êm và có thể rẻ hơn ở các khớp xoay đơn giản, tốc độ chậm. Ví dụ, trục khuỷu động cơ chạy trên ổ trượt màng dầu vì màng dầu có áp suất có thể chịu tải rất lớn.
Tải: hướng kính, hướng trục và tải hỗn hợp
Câu hỏi hữu ích nhất khi chọn vòng bi là: tải đẩy theo hướng nào?
- Tải hướng kính tác dụng vuông góc với trục, như trọng lượng của puly hoặc lực kéo của dây đai. Vòng bi cầu rãnh sâu và vòng bi đũa trụ được chế tạo cho loại tải này.
- Tải hướng trục, còn gọi là lực dọc trục, tác dụng dọc theo trục, như lực đẩy của chân vịt hoặc bánh răng nghiêng. Vòng bi chặn bi và vòng bi chặn đũa chỉ chịu tải hướng trục.
- Tải hỗn hợp là cả hai cùng lúc. Vòng bi tiếp xúc góc và vòng bi đũa côn được thiết kế cho loại tải này, vì vậy moay-ơ bánh xe và trục ra của hộp số dùng chúng.
Bi tiếp xúc với rãnh lăn tại một điểm nên vòng bi cầu chạy nhanh, ma sát thấp nhưng chịu tải ít hơn. Con lăn tiếp xúc theo một đường nên vòng bi đũa chịu tải nặng hơn ở tốc độ thấp hơn. Sự đánh đổi này quyết định phần lớn các lựa chọn và được so sánh trong bài vòng bi cầu và vòng bi đũa.
Các họ chính trong một cái nhìn
| Họ vòng bi | Thế mạnh | Vị trí điển hình |
|---|---|---|
| Cầu rãnh sâu | Đa dụng, êm, tốc độ cao | Động cơ, quạt, bơm, thiết bị gia dụng |
| Cầu tiếp xúc góc | Tải hỗn hợp, độ chính xác | Bơm, trục chính máy công cụ |
| Đũa trụ | Tải hướng kính lớn | Hộp số, động cơ lớn |
| Đũa côn | Tải hỗn hợp nặng | Moay-ơ bánh xe, cầu xe, hộp giảm tốc |
| Đũa tang trống | Tải nặng có lệch trục | Khai khoáng, máy giấy, sàng rung |
| Đũa kim | Tiết diện hướng kính nhỏ | Bơm bánh răng, hộp truyền động, cần bẩy |
| Cụm vòng bi có gối | Dễ lắp lên khung | Băng tải, máy nông nghiệp |
Danh mục sản phẩm gom 31 dòng mà bộ phận này xử lý thành vòng bi cầu, vòng bi đũa, vòng bi đặc chủng, linh kiện, cùng bộ kit và phụ kiện.
Ba hiểu lầm thường gặp
«Cùng mã số là cùng một vòng bi.» Mã hiệu xác định kích thước và kiểu thiết kế cơ bản chứ không xác định chất lượng. Độ sạch của thép, xử lý nhiệt, độ bóng rãnh lăn và thiết kế vòng giữ khác nhau giữa các nhà máy, và chính những yếu tố đó quyết định độ ồn và tuổi thọ. Thử mẫu là cách so sánh đáng tin cậy duy nhất.
«Vòng bi kín nghĩa là không cần bảo dưỡng mãi mãi.» Vòng bi kín được bôi trơn cho tuổi thọ sử dụng dự kiến trong điều kiện bình thường. Nhiệt độ cao, tốc độ cao hoặc môi trường ẩm ướt, nhiều bụi làm rút ngắn tuổi thọ của mỡ, và khi đó vòng bi hỏng sớm dù nhìn từ bên ngoài không thấy gì bất thường.
«Vòng bi càng chặt càng tốt.» Khe hở trong được chọn theo kiểu lắp ghép và nhiệt độ của ứng dụng. Khe hở quá nhỏ sau khi lắp sẽ sinh nhiệt và hỏng sớm; đó là lý do vòng bi động cơ thường được chỉ định C3 thay vì khe hở thường.
Cách nhận biết một vòng bi
Vòng bi tiêu chuẩn được nhận biết bằng một mã hiệu như 6204-2RS C3. Các chữ số cho biết kiểu, dãy kích thước và đường kính lỗ; hậu tố cho biết phớt, khe hở trong, vòng giữ, cấp dung sai và mỡ. Vì kích thước bao theo ISO 15, mã hiệu xác định đường kính lỗ, đường kính ngoài và chiều rộng. Hai vòng bi cùng mã hiệu lắp vừa cùng một trục và gối đỡ, dù chúng có thể khác nhau về chất lượng thép, độ ồn và tuổi thọ. Hướng dẫn mã hiệu giải thích hệ thống này từng dòng một.
Người mua cần nêu gì khi đặt hàng
Một yêu cầu báo giá hữu ích trả lời sẵn những câu hỏi mà nhà máy dù sao cũng sẽ hỏi:
- Mã hiệu, hoặc đường kính lỗ, đường kính ngoài và chiều rộng nếu chưa biết mã hiệu.
- Phớt hay nắp chắn, khe hở trong và cấp dung sai.
- Vật liệu vòng giữ và loại mỡ nếu chúng ảnh hưởng đến tốc độ, nhiệt độ hoặc độ ồn.
- Ứng dụng, tải, tốc độ và nhiệt độ làm việc trong một hai câu.
- Số lượng cho mỗi mã hiệu, ký hiệu và đóng gói, cùng ngày giao hàng mục tiêu.
Với những thông tin đó, nhà cung cấp có thể đề xuất các phương án phù hợp cùng MOQ tham chiếu điển hình thay vì một bảng giá chung chung. Hãy gửi qua biểu mẫu báo giá.