Tải trọng tối thiểu là gì và tại sao lại quan trọng đối với vòng bi bạc đạn?

Tải trọng tối thiểu là gì?

Đầu tiên, một cái nhìn tổng quan là cần thiết. Vòng bi bạc đạn được sử dụng để giảm ma sát trong máy quay bằng cách loại bỏ càng nhiều ma sát trượt khỏi hệ thống càng tốt bằng cách sử dụng ma sát lăn thay thế có hệ số ma sát thấp hơn. Tuy nhiên, mặc dù các ổ trục lăn đang cố gắng giảm tổng ma sát trong một hệ thống, nhưng các phần tử lăn riêng lẻ bên trong ổ trục vẫn cần một lượng ma sát nhất định để lăn chứ không phải trượt. Ma sát bên trong này được tạo ra bằng cách tác dụng tải lên ổ trục. Tải trọng này có thể được tạo bên trong với tải trước hoặc có thể được tạo bởi tải trọng bên ngoài.

Eric Phaneuf, Kỹ sư ứng dụng, Thị trường công nghiệp của SKF USA Inc. giải thích rằng đối với nhiều vòng bi hướng tâm, thông thường phải có một khoảng không gian nhất định giữa các con lăn và rãnh lăn để cho phép giãn nở nhiệt và ngăn ngừa kẹt bạc đạn. “Khoảng trống bên trong này tạo ra cái được gọi là vùng chịu tải và vùng không tải trong ổ trục. Khi trục quay, các con lăn đi vào và ra khỏi vùng tải của vòng ngoài. Khi các phần tử lăn đi vào và ra khỏi vùng chịu tải, có thể xảy ra sự thay đổi tốc độ của phần tử lăn. Nếu không có tải tối thiểu trên các phần tử lăn, gia tốc vào và ra khỏi vùng tải có thể rất bất lợi. Ông nói: Tải trọng tối thiểu là lực cần thiết để tạo ra lực kéo trong các điểm tiếp xúc của rãnh lăn nhằm truyền động cho các con lăn và đảm bảo hiệu suất vòng bi bạc đạn phù hợp.

Tại sao mức tải tối thiếu quan trọng đối với vòng bi?

Phaneuf tiếp tục nói rằng nếu không đáp ứng được tải trọng tối thiểu đối với ổ lăn, thì có thể xảy ra một số điều kiện làm giảm đáng kể tuổi thọ sử dụng của ổ lăn. Trượt, trượt giữa các phần tử lăn và rãnh lăn, có thể phá vỡ màng chất bôi trơn và dẫn đến hư hỏng. Các đốm rổ nhỏ không chỉ làm hỏng các bề mặt lăn mà còn làm tăng nhiệt độ.

Tải trọng được đặt trên rế trong vòng bi. Thông thường, một cái rế được thiết kế để giữ cho các phần tử lăn không chạm vào nhau. Tuy nhiên, khi tải trọng tối thiểu không được đáp ứng, tức là không có lực kéo, rế lúc này phải truyền động cho các phần tử lăn thay vì lực kéo của rãnh thực hiện việc đó. Điều này tạo ra các tải trọng không tính được tác dụng lên lồng và có thể dẫn đến hỏng lồng sớm,” ông nói thêm.

Nhiệt độ ảnh hưởng đến tải của bạc đạn như thế nào?

Phaneuf nói: “Nhiệt độ không ảnh hưởng đến tải trọng tác dụng lên ổ trục. “Tuy nhiên, nó ảnh hưởng đến cách ổ trục xử lý tải trọng tác dụng bên trong. Có một vài khu vực có thể bị ảnh hưởng tùy thuộc vào cường độ của nhiệt độ. Nếu nhiệt độ tương đối cao, các đặc tính vật liệu của các bộ phận ổ trục có thể bị thay đổi, chẳng hạn như nắp chặn polymer, nhiệt độ ổn định nhiệt của thép, vòng đệm, v.v. Những điều này khá đơn giản để đánh giá.”

“Tuy nhiên, khe hở bên trong của ổ trục và cách nó thay đổi theo nhiệt độ có thể có tác động đáng kể đến kích thước của vùng tải trong ổ trục. Khi có chênh lệch nhiệt độ lớn giữa vòng bi, tức là trục nóng và vỏ nguội, khe hở bên trong vòng bi sẽ giảm lại. Việc giảm khoảng hở bên trong này làm thay đổi vùng tải từ có lẽ 150° thành bất kỳ nơi nào gần 360°. Vùng tải càng nhỏ, ổ trục thường sẽ hoạt động càng mát. Tuy nhiên, vùng tải càng lớn thì phân bổ tải càng tốt nhưng nhiệt độ vận hành cũng cao hơn. Nếu khe hở ổ trục bên trong bị loại bỏ hoàn toàn và vùng tải trọng 360° được tạo ra, thì tải trọng bên trong ổ trục có thể tăng lên đáng kể. Điều này sẽ tạo ra tải trọng cao hơn trong ổ trục và ma sát lăn cao hơn. Nếu nhiệt độ tăng quá cao, bạc đạn sẽ bị cứng’’

Các vấn đề chính cần theo dõi để đảm bảo tuổi thọ vòng bi bạc đạn tốt là gì?

Nguyên nhân phổ biến nhất khiến vòng bi bị hỏng sớm là do bôi trơn kém. Điều này có thể có nhiều ý nghĩa khác nhau, từ: loại hoặc số lượng chất bôi trơn không đúng, thực hành bôi trơn kém, đến các điều kiện ứng dụng không lường trước được khiến chất bôi trơn bị hỏng. Một nguyên nhân phổ biến khác khiến vòng bi bị hỏng sớm là do bảo quản và xử lý không đúng cách cũng như thực hành lắp đặt kém.

Xem thêm:

Hướng dẫn cách lắp đặt vòng bi bạc đạn đúng chuẩn

Cách tra mỡ cho vòng bi bạc đạn đúng chuẩn

Công thức tính lượng mỡ bôi trơn và tần suất bôi trơn cho vòng bi bạc đạn

Lực hướng tâm và lực đẩy trong vòng bi bạc đạn

Cách tính - xác định lực, tải trọng lên vòng bi (bạc đạn)

Phaneuf lưu ý rằng vòng bi là bộ phận chính xác và có thể dễ dàng bị hư hỏng do thực hành bảo quản và xử lý kém. “Trong quá trình lắp đặt, vòng bi có thể bị hỏng nếu sử dụng kỹ thuật không phù hợp, cũng như các vấn đề về vòng bi bị nhiễm bẩn trước khi nó được đưa vào sử dụng. Những điều kiện này có thể làm giảm đáng kể tuổi thọ của vòng bi.”

Làm thế nào để bạn chọn vòng bi tốt nhất cho ứng dụng?

Việc lựa chọn ổ trục tốt nhất cho một ứng dụng đòi hỏi phải có kiến thức chuyên sâu về ứng dụng đó. Một số yếu tố quan trọng nhất cần xem xét khi lựa chọn ổ trục là:

• Tải trọng (hướng, hướng trục hoặc hướng tâm và độ lớn)
• Tốc độ
• Nhiệt độ
• Loại và phương pháp bôi trơn
• Cân nhắc về môi trường chẳng hạn như mọi vật liệu xử lý hoặc chất gây ô nhiễm khác có thể tiếp xúc với ổ trục trong quá trình bảo dưỡng
• Tuổi thọ thiết kế cần thiết cho vòng bi

Xem thêm:

Vòng bi chịu nhiệt SKF là gì? Cấu tạo - Ưu điểm - Ứng dụng - Cách lựa chọn

Tóm lại, Kỹ sư của SKF nhắc nhở rằng vòng bi là bộ phận chính xác, không phải hàng hóa. Họ thấy những phần đòi hỏi khắt khe nhất của một ứng dụng (tải và tốc độ). Để đảm bảo tuổi thọ sử dụng tốt của vòng bi, chúng cần được lựa chọn phù hợp dựa trên các điều kiện ứng dụng, nhưng sau đó chúng cũng cần được bảo dưỡng đúng cách.

“Điều này bao gồm các kỹ thuật lưu trữ và xử lý thích hợp, cũng như các yêu cầu bảo trì định kỳ trong quá trình vận hành. Chỉ bằng cách này, vòng bi và thiết bị mà chúng được lắp vào mới có thể đạt được tuổi thọ theo thiết kế.”