Cách chọn ổ trục

Ngày nay có rất nhiều loại vòng bi khác nhau với rất ít thông tin về sự khác biệt giữa chúng.Có thể bạn đã tự hỏi mình “vòng bi nào sẽ là tốt nhất cho ứng dụng của bạn?”Hoặc "làm thế nào để tôi chọn một ổ trục?"Bài viết này sẽ giúp bạn giải đáp những thắc mắc đó.
Trước hết, bạn cần biết rằng hầu hết các ổ trục có phần tử lăn được chia thành hai nhóm chính:

Vòng bi
Vòng bi lăn
Trong các nhóm này, có các loại vòng bi phụ có các tính năng độc đáo hoặc thiết kế được tối ưu hóa để nâng cao hiệu suất.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đề cập đến bốn điều bạn cần biết về ứng dụng của mình để chọn đúng loại ổ lăn.

Tìm tải trọng và khả năng chịu tải
Tải trọng ổ trục thường được định nghĩa là phản lực mà một bộ phận đặt lên ổ trục khi sử dụng.
Khi chọn ổ trục phù hợp cho ứng dụng của bạn, trước tiên bạn nên tìm khả năng chịu tải của ổ trục.Khả năng chịu tải là lượng tải mà ổ trục có thể xử lý và là một trong những yếu tố quan trọng nhất khi chọn ổ trục.
Tải trọng ổ trục có thể là hướng trục (lực đẩy), hướng tâm hoặc kết hợp.
Tải trọng trục (hoặc lực đẩy) là khi lực song song với trục của trục.
Tải trọng hướng tâm là khi lực vuông góc với trục.Sau đó, tải ổ trục kết hợp là khi các lực song song và vuông góc tạo ra một lực góc so với trục.

Cách vòng bi phân phối tải
Ổ bi được thiết kế với các viên bi hình cầu và có thể phân bổ tải trọng trên một diện tích bề mặt cỡ trung bình.Chúng có xu hướng hoạt động tốt hơn đối với tải trọng từ nhỏ đến trung bình, phân tán tải trọng thông qua một điểm tiếp xúc duy nhất.
Dưới đây là tài liệu tham khảo nhanh về loại tải trọng ổ trục và ổ bi tốt nhất cho công việc:
Tải trọng hướng tâm (vuông góc với trục) và nhẹ: Chọn ổ bi đỡ hướng tâm (hay còn gọi là ổ bi rãnh sâu).Vòng bi xuyên tâm là một số loại vòng bi phổ biến nhất trên thị trường.
Tải trọng hướng trục (lực đẩy) (song song với trục): Chọn ổ bi chặn
Tải trọng kết hợp, cả hướng tâm và hướng trục: Chọn ổ trục tiếp xúc góc.Các quả bóng tiếp xúc với mương theo một góc hỗ trợ tốt hơn cho các tải kết hợp.
Vòng bi lăn & Tải trọng vòng bi
Ổ lăn được thiết kế với các con lăn hình trụ có thể phân bổ tải trọng trên diện tích bề mặt lớn hơn so với ổ bi.Chúng có xu hướng hoạt động tốt hơn cho các ứng dụng tải nặng.

Dưới đây là tài liệu tham khảo nhanh về loại tải trọng ổ trục và ổ lăn tốt nhất cho công việc:
Tải trọng hướng kính (vuông góc với trục): Chọn ổ lăn hình trụ tiêu chuẩn
Tải trọng hướng trục (lực đẩy) (song song với trục): Chọn ổ đỡ chặn hình trụ
Kết hợp, cả tải trọng hướng tâm và hướng trục: Chọn ổ côn
Tốc độ quay
Tốc độ quay của ứng dụng của bạn là yếu tố tiếp theo cần xem xét khi chọn ổ trục.
Nếu ứng dụng của bạn sẽ hoạt động ở tốc độ quay cao, thì ổ bi thường là lựa chọn ưu tiên.Chúng hoạt động tốt hơn ở tốc độ cao hơn và cung cấp phạm vi tốc độ cao hơn so với vòng bi lăn.
Một lý do là phần tiếp xúc giữa phần tử lăn và rãnh lăn trong ổ bi là một điểm thay vì một đường tiếp xúc, giống như trong ổ lăn.Bởi vì các phần tử lăn ép vào mương khi chúng lăn trên bề mặt, nên ít xảy ra biến dạng bề mặt hơn nhiều trong các điểm tải từ ổ bi.

Lực ly tâm và vòng bi
Một lý do khác khiến ổ bi tốt hơn cho các ứng dụng tốc độ cao là do lực ly tâm.Lực ly tâm được định nghĩa là lực đẩy ra ngoài trên một cơ thể chuyển động quanh một tâm và phát sinh từ quán tính của cơ thể.
Lực ly tâm là yếu tố hạn chế chính đối với tốc độ của ổ trục vì nó biến thành tải trọng hướng tâm và hướng trục trên ổ trục.Vì ổ lăn có khối lượng lớn hơn ổ bi nên ổ lăn sẽ tạo ra lực ly tâm cao hơn ổ bi có cùng kích thước.

Giảm Lực Ly Tâm Bằng Chất Liệu Bóng Gốm
Đôi khi tốc độ của ứng dụng cao hơn tốc độ định mức của ổ bi.
Nếu điều này xảy ra, một giải pháp đơn giản và phổ biến là chuyển vật liệu ổ bi từ thép sang gốm.Điều này giữ nguyên kích thước ổ trục nhưng mang lại tốc độ cao hơn khoảng 25%.Vì vật liệu gốm nhẹ hơn thép nên các viên bi gốm tạo ra ít lực ly tâm hơn đối với bất kỳ tốc độ nào.

Các ứng dụng tốc độ cao hoạt động tốt nhất với các ổ đỡ tiếp xúc góc
Vòng bi tiếp xúc góc là lựa chọn vòng bi tốt nhất cho các ứng dụng tốc độ cao.Một lý do là các quả bóng nhỏ hơn và các quả bóng nhỏ hơn nặng hơn và tạo ra ít lực ly tâm hơn khi quay.Vòng bi tiếp xúc góc cũng có tải trọng đặt trước tích hợp trên vòng bi hoạt động với lực ly tâm để lăn đúng cách các viên bi trong vòng bi.
Nếu bạn đang thiết kế một ứng dụng tốc độ cao, thì bạn sẽ muốn có một ổ trục có độ chính xác cao, thường nằm trong cấp độ chính xác ABEC 7.
Vòng bi có độ chính xác thấp hơn sẽ có nhiều "khoảng trống" hơn khi nó được sản xuất so với vòng bi có độ chính xác cao.Do đó, khi ổ trục đang được sử dụng ở tốc độ cao, các viên bi sẽ nhanh chóng lăn trên mương ổ trục với độ tin cậy thấp hơn, điều này có thể dẫn đến hỏng ổ trục.
Vòng bi có độ chính xác cao được sản xuất với các tiêu chuẩn nghiêm ngặt và có rất ít sai lệch so với thông số kỹ thuật khi sản xuất.Vòng bi có độ chính xác cao đáng tin cậy cho các ứng dụng chạy nhanh vì chúng đảm bảo tương tác tốt với bóng và rãnh.

Độ đảo & độ cứng của vòng bi
Độ đảo của ổ trục là lượng mà một trục quay quanh tâm hình học của nó khi nó quay.Một số ứng dụng, chẳng hạn như trục xoay của dụng cụ cắt, sẽ chỉ cho phép xảy ra một sai lệch nhỏ trên các bộ phận quay của nó.
Nếu bạn đang thiết kế một ứng dụng như thế này, thì hãy chọn ổ trục có độ chính xác cao vì nó sẽ tạo ra độ đảo hệ thống nhỏ hơn do dung sai chặt chẽ mà ổ trục được sản xuất.
Độ cứng của ổ trục là khả năng chống lại lực khiến trục lệch khỏi trục của nó và đóng vai trò chính trong việc giảm thiểu độ đảo của trục.Độ cứng của ổ trục đến từ sự tương tác của phần tử lăn với mương.Con lăn càng ép vào mương gây biến dạng đàn hồi thì độ cứng càng cao.

Độ cứng của ổ trục thường được phân loại theo:
độ cứng trục
độ cứng xuyên tâm
Độ cứng của ổ trục càng cao thì càng cần nhiều lực để di chuyển trục khi sử dụng.
Hãy xem cách nó hoạt động với các ổ đỡ tiếp xúc góc chính xác.Những vòng bi này thường đi kèm với phần bù được sản xuất giữa mương bên trong và bên ngoài.Khi các ổ trục tiếp xúc góc được lắp đặt, phần bù sẽ bị loại bỏ khiến các viên bi ép vào rãnh mà không có bất kỳ lực tác dụng bên ngoài nào.Điều này được gọi là tải trước và quá trình này làm tăng độ cứng của ổ trục ngay cả trước khi ổ trục nhận thấy bất kỳ lực ứng dụng nào.

bôi trơn ổ trục
Biết nhu cầu bôi trơn vòng bi của bạn là rất quan trọng để chọn đúng vòng bi và cần được xem xét sớm trong thiết kế ứng dụng.Bôi trơn không đúng cách là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra hỏng hóc ổ trục.
Bôi trơn tạo ra một màng dầu giữa con lăn và rãnh ổ trục giúp ngăn ngừa ma sát và quá nhiệt.
Loại bôi trơn phổ biến nhất là dầu mỡ, bao gồm một loại dầu có chất làm đặc.Chất làm đặc giữ dầu tại chỗ, vì vậy nó sẽ không rời khỏi ổ trục.Khi bi (ổ bi) hoặc con lăn (ổ lăn) lăn qua mỡ, chất làm đặc sẽ tách ra chỉ để lại màng dầu giữa bộ phận lăn và rãnh của ổ trục.Sau khi phần tử lăn đi qua, dầu và chất làm đặc kết hợp lại với nhau.
Đối với các ứng dụng tốc độ cao, việc biết tốc độ mà dầu và chất làm đặc có thể tách ra và nối lại là rất quan trọng.Đây được gọi là ứng dụng hoặc mang giá trị n*dm.
Trước khi bạn chọn một loại mỡ, bạn cần tìm giá trị ndm cho ứng dụng của mình.Để làm điều này, hãy nhân số RPM của ứng dụng của bạn với đường kính của tâm các viên bi trong ổ trục (dm).So sánh giá trị ndm của bạn với giá trị tốc độ tối đa của mỡ, nằm trên biểu dữ liệu.
Nếu giá trị n*dm của bạn cao hơn giá trị tốc độ tối đa của mỡ trên bảng dữ liệu, thì mỡ sẽ không thể cung cấp đủ chất bôi trơn và sẽ xảy ra hỏng hóc sớm.
Một tùy chọn bôi trơn khác cho các ứng dụng tốc độ cao là hệ thống phun sương dầu trộn dầu với khí nén rồi bơm vào rãnh ổ trục theo các khoảng thời gian đã đo.Tùy chọn này tốn kém hơn so với bôi trơn bằng dầu mỡ vì nó yêu cầu hệ thống trộn và đo lường bên ngoài và khí nén được lọc.Tuy nhiên, hệ thống sương mù dầu cho phép vòng bi hoạt động ở tốc độ cao hơn trong khi tạo ra lượng nhiệt thấp hơn so với vòng bi bôi trơn.
Đối với các ứng dụng tốc độ thấp hơn, việc ngâm dầu là phổ biến.Tắm dầu là khi một phần của ổ trục chìm trong dầu.Đối với các ổ trục sẽ hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, có thể sử dụng chất bôi trơn khô thay cho chất bôi trơn gốc dầu mỏ, nhưng tuổi thọ của ổ trục thường bị rút ngắn do bản chất của màng chất bôi trơn bị phá vỡ theo thời gian.Có một số yếu tố khác cần được xem xét khi lựa chọn chất bôi trơn cho ứng dụng của bạn, hãy xem bài viết chuyên sâu của chúng tôi “Mọi thứ bạn cần biết về bôi trơn vòng bi.

Tóm tắt: Cách Chọn Vòng bi
Cách chọn ổ trục phù hợp cho ứng dụng của bạn:

Tìm tải trọng và khả năng chịu tải
Trước tiên, hãy biết loại và lượng tải trọng ổ trục mà ứng dụng của bạn sẽ đặt lên ổ trục.Tải trọng nhỏ đến trung bình thường hoạt động tốt nhất với ổ bi.Các ứng dụng tải nặng thường hoạt động tốt nhất với ổ lăn.

Biết tốc độ quay của ứng dụng của bạn
Xác định tốc độ quay của ứng dụng của bạn.Tốc độ cao (RPM) thường hoạt động tốt nhất với ổ bi và tốc độ thấp hơn thường hoạt động tốt nhất với ổ lăn.

Yếu tố ảnh hưởng đến độ đảo & độ cứng của vòng bi
Bạn cũng muốn xác định loại chạy hết ứng dụng của bạn sẽ cho phép.Nếu ứng dụng chỉ cho phép xảy ra những sai lệch nhỏ, thì ổ bi rất có thể là lựa chọn tốt nhất của bạn.

Tìm chất bôi trơn phù hợp cho nhu cầu vòng bi của bạn
Đối với các ứng dụng tốc độ cao, hãy tính giá trị n*dm của bạn và nếu giá trị này cao hơn tốc độ tối đa của mỡ, thì mỡ sẽ không thể cung cấp đủ chất bôi trơn.Có những lựa chọn khác như phun sương dầu.Đối với các ứng dụng tốc độ thấp, bể dầu là một lựa chọn tốt.
Câu hỏi?Các kỹ sư tại chỗ của chúng tôi rất muốn tìm hiểu bạn và giúp bạn chọn ổ trục tốt nhất cho ứng dụng của mình.