Lực hướng tâm và lực đẩy trong vòng bi bạc đạn

Lực hướng tâm và lực đẩy trong vòng bi là gì?

Khi yêu cầu độ chính xác, điều quan trọng là các kỹ sư phải xem xét các lực tác động lên ổ trục. Bởi vì ổ trục thường hỗ trợ chuyển động tự do của trục quanh trục quay, nên hai lực thường tác động lên ổ trục: tải trọng hướng tâm và tải trọng lực đẩy. Nhưng, tác động của những lực lượng này là gì?

Tải trọng hướng tâm tác dụng vuông góc, ở 90°, với trục quay, trong khi tải lực đẩy — còn được gọi là tải trọng hướng trục — tác động song song với trục quay. Bất kỳ sự sai lệch nào của trục cũng có thể dẫn đến tải trọng mômen, lực nghiêng có thể làm tăng độ mài mòn.

Áp dụng lực đẩy cho ổ trục có thể có lợi. Ví dụ: áp dụng lực đẩy vĩnh viễn (tải trước) vào vòng trong hoặc vòng ngoài, sử dụng vòng đệm hoặc lò xo có thể loại bỏ hiện tượng va đập trong ổ trục và mang lại khả năng quay chính xác hơn. Ngược lại, áp dụng một tải quá mức có thể là thảm họa. Nếu các kỹ sư không khớp đúng cách ổ trục với tải trọng hướng tâm và lực đẩy trong một ứng dụng, điều đó có thể làm giảm đáng kể tuổi thọ của ổ trục vòng bi.

Khi tính toán tuổi thọ của ổ trục, điều quan trọng là phải xem xét xếp hạng tải trọng, đây là thước đo tốc độ các phần tử quay của ổ trục bị mỏi và tổng số vòng quay mà ổ trục có thể chịu được trước khi hỏng. Các xếp hạng này có thể được phân loại thành xếp hạng tải trọng tĩnh và xếp hạng tải trọng động.

Một ổ bi hướng tâm điển hình, được thiết kế chủ yếu cho tải trọng hướng kính, có khả năng tải tĩnh và động tối đa. Khả năng tải tĩnh là tải trọng hướng kính tối đa mà vòng bi bạc đạn có thể chịu được trước khi tải trọng này gây ra biến dạng tổng thể, vĩnh viễn cho các viên bi của bạc đạn hoặc rãnh lăn bằng một phần mười nghìn đường kính của bi.

Mặc dù ổ trục có thể chịu được tải trọng tĩnh cao, nhưng nó sẽ làm giảm độ chính xác và trơn tru, khiến nó không thực tế khi sử dụng trong các môi trường có độ chính xác cao, chẳng hạn như sản xuất điện tử và rô bốt được sử dụng trong sản xuất thực phẩm và đồ uống. Định mức tải trọng tĩnh điển hình đối với ổ trục bằng thép không gỉ xấp xỉ 75–80% định mức tải trọng đối với ổ trục bằng thép mạ crôm, do độ cứng của thép mạ crôm cao hơn.

Mặt khác, xếp hạng tải trọng động là khả năng 90% của một nhóm vòng bi thép mạ crôm giống hệt nhau, chỉ có vòng trong quay, chịu được tải trọng hướng tâm có cường độ và kích thước không đổi trong một triệu vòng quay trước khi dấu hiệu đầu tiên của sự mệt mỏi phát triển.

Tải trọng càng lớn, mức độ căng thẳng mà các quả bóng và rãnh sẽ phải chịu càng cao. Điều này sẽ dẫn đến hao mòn nhanh hơn và tuổi thọ vòng bi ngắn hơn. Sự cố do mỏi dẫn đến đường bóng bị xói mòn, dẫn đến nứt vỡ, trong đó vết nứt trên bề mặt mương khiến vật liệu bị loại bỏ, cuối cùng dẫn đến hỏng hóc.

Tải quá mức cũng có thể dẫn đến các dấu hiệu mệt mỏi khác như quá nhiệt, chất bôi trơn xuống cấp và mài mòn do các mảnh vật chất dạng hạt gây ra.

Lựa chọn ổ trục phù hợp

Có nhiều biện pháp mà nhà sản xuất có thể thực hiện để đảm bảo tuổi thọ lâu dài cho vòng bi. Bước đầu tiên là giới hạn tải trọng hướng kính trong khoảng từ 6–12% định mức tải trọng động của ổ trục. Mặc dù vòng bi có thể chịu được tải trọng cao hơn nhiều nhưng tuổi thọ của nó sẽ bị rút ngắn.

Bước tiếp theo là chọn vật liệu phù hợp. Theo kinh nghiệm của các chuyên gia, về vòng bi tiết diện mỏng, chống ăn mòn và vòng bi thu nhỏ, việc chọn đúng loại vòng bi cũng có thể tạo nên sự khác biệt. Mặc dù tất cả các ổ bi hướng tâm đều có một số khả năng chịu tải lực đẩy, nhưng tốt hơn hết là sử dụng các ổ trục hạng nặng có rãnh sâu nếu có tải trọng lực đẩy lớn hơn vì chúng có thể chịu được tải trọng dọc trục lên tới 50% định mức tải trọng hướng kính tĩnh.

Mặc dù ổ trục tiết diện mỏng — nơi chênh lệch giữa đường kính trong và đường kính ngoài của ổ trục nhỏ — rất tốt cho độ gọn nhẹ và tiết kiệm trọng lượng, nhưng chúng chỉ có thể hỗ trợ tải trọng dọc trục từ 10 đến 30% định mức tải trọng hướng kính tĩnh của ổ trục do rãnh nông hơn. Tải trọng hướng tâm hoặc tải trọng thời điểm bổ sung sẽ làm giảm khả năng tải lực đẩy hơn nữa. Lực đẩy quá mức tác dụng lên ổ trục có tiết diện mỏng có thể khiến các viên bi văng ra một cách nguy hiểm.

Bằng cách chọn đúng loại ổ trục và xem xét các yếu tố chính trong cuộc chiến kiểm soát tải trọng hướng tâm và lực đẩy, các kỹ sư có thể đảm bảo họ tiếp tục đổi mới đồng thời mang lại độ chính xác, độ êm và tuổi thọ cao nhất cho bạc đạn.

Xem thêm: 

Cách tra mỡ cho bạc đạn đúng chuẩn

Nguyên nhân vòng bi bạc đạn bị rỗ, bong tróc bề mặt và cách khắc phục

Nguyên nhân vòng bi bạc đạn bị quá nhiệt và cách khắc phục

Địa chỉ bán vòng bi bạc đạn uy tín, giá tốt

BẠC ĐẠN THÀNH CÔNG là đơn vị chuyên nhập khẩu phân phối vòng bi bạc đạn của các hãng SKF, TIMKEN, NACHI, FAG, NTN, NSK, KOYO, IKO… Với kinh nghiệm hơn 10 năm trong ngành, chúng tôi tự tin sẽ mang đến cho khách hàng những sản phẩm vòng bi bạc đạn chính hãng với giá cả hợp lý nhất.