Khe hở vòng bi là gì? Tại sao C3 là khe hở tiêu chuẩn thông dụng nhất hiện nay

Khe hở vòng bi là gì? Tại sao C3 là tiêu chuẩn khe hở thông dụng nhất hiện nay

Khe hở vòng bi (bạc đạn) được định nghĩa là tổng khoảng cách mà một vòng bi có thể dịch chuyển so với vòng bi kia theo hướng kính (khe hở hướng kính) hoặc theo hướng dọc trục (khe hở dọc trục). Hay nói cách khác, khe hở vòng bi là khoảng hở giữa con lăn vòng bi và vỏ vòng trong, vòng ngoài của vòng bi. Trong một số loại vòng bi như: vòng bi (bạc đạn) cầu một dãy, vòng bi tự cân bằng hai dãy, vòng bi trụ một dãy hoặc hai dãy, vòng bi tang trống và vòng bi CARB đều có khe hở bên trong xác định.

Khe hở bên trong vòng bi bạc đạn được xác định bằng một tiêu chuẩn nhất định (CN). Ví dụ:

C3 biểu thị khe hở bên trong lớn hơn khe hở tiêu chuẩn (CN)

C4 là khoảng hở lớn hơn tiếp theo sau C3

C5 là khe hở lớn hơn tiếp theo sau C4.

Cũng có khoảng khe hở bên trong nhỏ hơn khe hở tiêu chuẩn như C2 và C1.

C2 có khe hở nhỏ hơn khe hở tiêu chuẩn (CN)

C1 có khe hở vòng bi nhỏ hơn C2.

Ký hiệu về khe hở vòng bi

• Khe hở C2 thường lắp chặt cho điều kiện hoạt động: tốc độ chậm, nhiệt độ thấp, dung sai nhỏ, phù hợp cho những thiết bị nhà máy nhỏ.
• Tiêu chuẩn khe hở C3, C4, C5 là lắp lỏng cho điều kiện hoạt động: tải lớn, nhiệt độ cao, mô men xoắn của trục rất thấp.

Một số vòng bi bạc đạn có phạm vi khe hở hướng kính, một số khác có phạm vi khe hở hướng trục được xác định. Ví dụ: vòng bi cầu một dãy như 6306 có khe hở bên trong hướng kính và vòng bi tiếp xúc góc hai dãy như 3308 có khe hở bên trong hướng trục. 

Khe hở vòng bi ban đầu (trước lắp đặt) và khe hở vòng bi khi hoạt động

Cần phân biệt giữa khe hở bên trong ban đầu (trước lắp đặt) của vòng bi bạc đạn và khe hở bên trong của vòng bi bạc đạn khi vận hành đã đạt đến nhiệt độ ổn định. Trong hầu hết các ứng dụng, khe hở ban đầu trong vòng bi lớn hơn khe hở vận hành của nó. Sự khác biệt có thể là do nhu cầu lắp khít trên trục, kết hợp với sự giãn nở nhiệt của vòng bi và các bộ phận liên quan.

Đủ khe hở bên trong của vòng bi bạc trong quá trình hoạt động là vô cùng quan trọng để vòng bi hoạt động tốt. Theo nguyên tắc chung, vòng bi phải có khe hở vận hành gần như bằng không. Mặt khác, các vòng bi bạc đạn hình trụ, hình kim, hình cầu và CARB phải luôn có một số khe hở dư (hướng kính) dù là nhỏ khi vận hành. Điều này cũng đúng đối với vòng bi côn và vòng bi tiếp xúc góc. Tuy nhiên, trong các ứng dụng yêu cầu độ cứng cao, có thể lắp vòng bi côn và vòng bi tiếp xúc góc với tải trọng nhất định.

Khe hở hoạt động phù hợp là gì?

Một vòng bi có khe hở tiêu chuẩn nếu được lắp theo chế độ lắp thông dụng, và điều kiện hoạt động bình thường thì sẽ đạt được khe hở hoạt động phù hợp. Khi các điều kiện vận hành và lắp đặt không bình thường, chẳng hạn như khi sử dụng khớp nối cản trở cho cả hai vòng bị hoặc chênh lệch nhiệt độ đáng kể, thì các vòng bi phải có khe hở bên trong lớn hơn hoặc nhỏ hơn so với khe hở tiêu chuẩn ban đầu (trước lắp đặt).

Trong những trường hợp này, SKF khuyến nghị kiểm tra khe hở còn lại (hướng kính) trong vòng bi sau khi đã lắp đặt.

Các yếu tố khe hở hoạt động của vòng bi

Khe hở vận hành hoặc tải trước của vòng bi được xác định bởi:

• Khe hở tiêu chuẩn ban đầu trước khi lắp
• Chế độ lắp thực tế hoặc khoảng cách mà vòng bi dịch chuyển trên trục.
• Tác dụng của các sai lệch hình dáng
• Khe hở bên trong hoặc tải trước được tích hợp vào vòng bi sau khi lắp
• Sự thay đổi kích thước do nhiệt độ khi hoạt động

Khe hở vận hành hoặc tải trước trong vòng bi ảnh hưởng đến ma sát, kích thước của vùng tải và tuổi thọ. Sơ đồ trên cho thấy mối quan hệ giữa độ hở và tải trước, và các thông số chính, dựa trên các vòng bi bạc đạn chịu tải trọng hướng tâm.

Những thay đổi của khe hở vòng bi trước đây và bây giờ

Các giá trị phạm vi giải phóng mặt bằng bên trong hiện tại cho các loại ổ trục khác nhau đã được thiết lập khoảng 60 năm trước. Kể từ đó, đã có những cải tiến đáng kể trong thiết kế và sản xuất được phản ánh trong xếp hạng tải trọng tĩnh và động cao hơn cũng như các giá trị tốc độ cao hơn.

Nếu chúng ta lấy ví dụ về ổ lăn 22220 và so sánh danh mục chung năm 1975 (Pub # 3000) với danh mục ổ lăn hiện tại từ năm 2016 (PUB 10000), chúng ta có thể thấy những thay đổi sau:

Xếp hạng tải trọng động cao hơn 59% (ổ trục có thể chịu được tải trọng cao hơn nhiều so với trước đây).

Xếp hạng tốc độ cao hơn đáng kinh ngạc 89% (ổ trục có thể chạy nhanh hơn nhiều).

Việc so sánh tốc độ được thực hiện giữa các giá trị thấp hơn được hiển thị trong mỗi danh mục vì không thể so sánh 1-1 do thực tế là các định nghĩa về xếp hạng tốc độ đã thay đổi.

Vòng trong phải được lắp với nhiều nhiễu hơn trên trục, do đó khoảng hở còn lại sẽ thấp hơn. Độ nhiễu trục tăng lên là do nó tỷ lệ thuận với tải trọng tác dụng và nếu ổ trục có thể chịu được tải trọng cao hơn thì cần phải lắp thêm độ nhiễu để tránh rão và ăn mòn.

Sự thay đổi này diễn ra như thế nào?

Tính toán tiêu hao điện năng ở trên dựa trên giả định rằng chúng ta đặt vòng chịu tải trọng và tốc độ cao hơn (chúng không được tính toán ở cùng tải trọng và cùng tốc độ). Đối với mỗi trường hợp, quá trình ma sát tương ứng được sử dụng để tính tổng mômen ma sát, khi kết hợp với tốc độ sẽ dẫn đến tổng tổn thất điện năng. Nói một cách đơn giản, tổn thất điện năng thể hiện ở lượng nhiệt độ do vòng bi tạo ra được tiêu tán một phần bởi trục, vòng bi và không khí xung quanh.

Trong hầu hết các ứng dụng, vòng bi có khối lượng lớn hơn và bề mặt tiếp xúc nhiều hơn so với trục, điều này thường có nghĩa là nó có khả năng tản nhiệt (khả năng làm mát) từ vòng bi cao hơn, hay nói cách khác là trục nóng hơn vòng bi. Nếu lượng nhiệt tỏa ra nhiều hơn (tổn thất điện năng nhiều hơn theo bảng trên) và xét đến sự khác biệt về khả năng làm mát đã đề cập trước đó, chúng ta sẽ có mức chênh lệch nhiệt độ cao hơn với các dòng máy ngày nay chịu tải cao hơn và tốc độ cao hơn.

Nhiệt độ có tác động do hệ số giãn nở nhiệt là một thuộc tính cơ bản của bất kỳ vật liệu nào. Nếu chúng ta thực hiện một số tính toán tương đối đơn giản về sự giãn nở nhiệt trong vòng bi và xem xét chênh lệch nhiệt độ tăng lên do tổn thất điện năng tăng lên, thì dễ hiểu rằng khe hở bên trong của vòng bi sẽ giảm nhiều hơn trong vòng bi 2016 so với trường hợp năm 1975.

Khe hở bên trong giảm thêm do chênh lệch nhiệt độ lớn hơn được ước tính là 18 micron (0,018 mm). Khi mức giảm này được kết hợp với mức giảm khe hở do lắp chặt hơn (xem bảng ở trên), chúng tôi nhận được 18 + 20 micrômét = 38 micrômét đối với ổ trục 22220 tương ứng với một phạm vi khe hở đầy đủ. Đơn giản, nếu ổ trục từ năm 2016 phải có cùng khe hở hoạt động như ổ trục từ năm 1975, khi ổ trục cũ chịu tải trọng và tốc độ cao hơn, chúng ta nên sử dụng C3 thay vì khe hở tiêu chuẩn thông thường.

Khe hở tiêu chuẩn C3 bây giờ là thông dụng nhất

Do đó, chúng ta có thể kết luận rằng vào năm 1975, vòng bi đã có thể chạy ở một tốc độ nhất định và tải trọng nhất định, và để đạt được những điều kiện này, khe hở tiêu chuẩn CN là đủ. Đối với cùng kích thước vòng bi từ năm 2016, khi chịu tải trọng cao hơn và tốc độ cao hơn, khe hở tiêu chuẩn CN không còn đủ và chúng ta cần sử dụng tiêu chuẩn C3.

Điều này có lẽ dễ hiểu hơn tại sao vòng bi giải phóng mặt bằng C3 ngày nay phổ biến hơn nhiều so với vài thập kỷ trước.

Xem thêm:

Giải thích các ký hiệu vòng bi bạc đạn SKF

Bảng tra thông số vòng bi bạc đạn cầu

Bảng tra thông số vòng bi bạc đạn côn

Bảng tra thông số vòng bi bạc đạn tang trống

Mua vòng bi, bạc đạn và mỡ bôi trơn ở đâu uy tín, chất lượng?

Bằng sự uy tín từ nguồn hàng chính hãng và giá cả cạnh tranh, Bạc Đạn Thành Công đã trở thành nhà cung cấp tin cậy cho các tập đoàn công nghiệp lớn trong các lĩnh vực như: thuỷ điện, khai khoáng, mía đường, sản xuất giấy, xi măng… thậm chí là cả các nhà bán lẻ hay đơn vị OEM, O&M.

Sản phẩm chính hãng từ các thương hiệu hàng đầu thế giới như: Vòng bi FAG – INA (Germany), Vòng bi SKF (Sweden), Vòng bi NSK(Japan), Vòng bi NTN(Japan), Vòng bi Koyo(Japan), Vòng Bi Nachi(Japan), Vòng bi Timken(USA)…

Bạc Đạn Thành Công luôn có sẵn hơn 12.000 mã vòng bi, phụ kiện trong kho dự trữ tại lãnh thổ Việt Nam. Cùng với đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm và năng động sẵn sàng đáp ứng mọi nhu cầu về vòng bi của quý khách hàng trong thời gian ngắn nhất với chất lượng tốt nhất và giá cả cạnh tranh nhất