Các loại vòng bi bạc đạn cho robot và tự động hóa

Việc sử dụng robot và tự động hóa tiếp tục phát triển phổ biến hơn trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là trong sản xuất, khi các công ty đang nhận ra tiềm năng đầy đủ về khả năng giảm chi phí, thúc đẩy sản xuất và mang lại hiệu quả cũng như khả năng cạnh tranh cao hơn.

Các ứng dụng robot công nghiệp điển hình bao gồm hàn, sơn, lắp ráp, kiểm tra và thử nghiệm sản phẩm. Khi công nghệ phát triển, tự động hóa đã chứng minh những cải tiến theo cấp số nhân về độ bền, tốc độ và độ chính xác, với các ứng dụng nhạy cảm hơn trong y tế và các lĩnh vực công nghệ cao khác đang trở nên phổ biến.

Với chuyển động được lập trình, biên đạo cao trên hai hoặc nhiều trục, vòng bi bạc đạn đóng vai trò chính trong khía cạnh điều khiển chuyển động của công nghệ này. Việc sử dụng vòng bi có độ chính xác cao là một cân nhắc không thể thiếu đối với những người được giao nhiệm vụ thiết kế và bảo trì các ứng dụng này. Tuổi thọ và hiệu suất của vòng bi bạc đạn yêu cầu phải chỉ định đúng loại, vật liệu và bôi trơn.

Vòng bi cầu rãnh sâu một hàng, với các kích cỡ từ nhỏ đến cực lớn, thường là lựa chọn vòng bi bạc đạn cho phần lớn các ứng dụng rô-bốt và tự động hóa. Vòng bi tiết diện mỏng thường được thiết kế thành các khớp nối cánh tay robot do khối lượng thấp, kết cấu tiết kiệm không gian và khả năng tốc độ cao.

Vòng bi côn hoặc vòng bi đũa thường là lựa chọn đầu tiên cho các yêu cầu chịu tải nặng. Vòng xoay là một lựa chọn phổ biến cho vòng quay chính và thiết bị nâng liên quan. Vòng bi lai Hybrid (bi gốm có vòng thép không gỉ) và vòng bi toàn gốm là giải pháp thay thế tuyệt vời để vận hành trong môi trường chân không hoặc các môi trường khắc nghiệt khác.

Các môi trường nguy hiểm mà các ứng dụng rô-bốt thường phải chịu đòi hỏi phải có biện pháp bảo vệ chống nhiễm bẩn thích hợp để ngăn chặn các mảnh vụn thuộc mọi loại, hình dạng và kích cỡ xâm nhập vào vòng bi bạc đạn và gây ra hư hỏng không thể khắc phục hoặc hư hỏng sớm.

Có rất nhiều kiểu đóng vòng bi, mỗi kiểu đều có những ưu điểm riêng. Bất kể kiểu dáng như thế nào, việc đóng cửa sẽ kéo dài tuổi thọ của vòng bi bạc đạn bằng cách ngăn các chất gây ô nhiễm tiếp cận các bề mặt quan trọng bên trong vòng bi bạc đạn và giúp giữ lại chất bôi trơn trong vòng bi bạc đạn.

Tấm chắn kim loại không tiếp xúc trực tiếp với vòng trong, giúp giảm thiểu mô-men xoắn quay và giúp tối đa hóa tốc độ vận hành. Các phớt cao su đúc (thường được làm từ vật liệu Buna-N đáng tin cậy) tiếp xúc với vòng trong, giúp bảo vệ tốt hơn trong môi trường ô nhiễm hơn so với các tấm chắn kim loại, nhưng cũng sẽ tăng mô-men xoắn khởi động và vận hành do lực cản của phớt.

Các vòng đệm cũng có thể làm giảm tốc độ quay tối đa so với mức vòng quay mong muốn, điều này phải được xem xét. Tùy thuộc vào loại vòng bi bạc đạn, các vòng đệm/tấm chắn kiểu kết hợp có thể có sẵn để bảo vệ thêm.

Với khả năng chống tiếp xúc với một số hóa chất tuyệt vời, các vòng đệm PTFE được gia cố bằng thủy tinh có thể là một lựa chọn ưu tiên, vì nó cũng cho phép tốc độ chạy cao hơn và lực cản mô-men xoắn ít hơn so với các vòng đệm cao su.

Môi trường vận hành, tải trọng tác dụng và cấu hình chuyển động dự kiến cũng có thể ảnh hưởng đến vật liệu vòng bi bạc đạn được chọn. Đối với các môi trường khắc nghiệt hoặc ăn mòn, điển hình trong các ứng dụng y tế, dịch vụ thực phẩm và chế biến hóa chất, thép không gỉ 440C thường được chỉ định cho các vòng và bi thay vì vật liệu thép mạ crôm cứng tiêu chuẩn.

Bôi trơn vòng bi bạc đạn đúng cách là một yếu tố quan trọng khác cần xem xét để tối ưu hóa hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của vòng bi bạc đạn. Ví dụ: trong môi trường chế biến thực phẩm và đồ uống, các hướng dẫn quy định nghiêm ngặt thường quy định việc sử dụng chất bôi trơn cấp thực phẩm H1 - thường có dầu gốc tổng hợp, hydrocacbon với chất làm đặc phức hợp urê, polyurea hoặc nhôm - do khả năng tiếp xúc ngẫu nhiên.

Các chức năng quan trọng của chất bôi trơn là giảm thiểu lực ma sát và mài mòn của các bộ phận chuyển động, đó là (trong trường hợp vòng bi bạc đạn) bi hoặc con lăn và rãnh vòng. Một chất bôi trơn được thiết kế cho các điều kiện vận hành cụ thể sẽ cung cấp một lớp màng bảo vệ chống mài mòn, chịu tải thích hợp. Điều kiện lý tưởng duy trì sự tách biệt của các bề mặt ma sát này bằng màng này. Hơn nữa, chất bôi trơn sẽ cho phép tản nhiệt và ổn định nhiệt tổng thể của vòng bi bạc đạn. Việc lựa chọn chất bôi trơn thích hợp sẽ tránh được sự xuống cấp nhanh chóng theo thời gian cũng như bảo vệ chống lại sự ăn mòn, độ ẩm và sự xâm nhập của chất gây ô nhiễm.

Xem thêm: 

Nguyên nhân vòng bi bạc đạn bị quá nhiệt và cách xử lý

Nguyên nhân vòng bi bạc đạn bị rỗ bề mặt và cách phòng tránh

Cách tính lượng mỡ bôi trơn và tần suất tái bôi trơn phù hợp với vòng bi