Từ một chiếc xe đẩy siêu thị nhỏ đến các nhà máy điện lớn, rất nhiều thiết bị công nghiệp cũng như thiết bị hạng nhẹ không thể hoạt động nếu không sử dụng ổ trục ở một dạng nào đó.
Ổ trục là một thành phần ma sát quan trọng của nhiều loại máy móc và tồn tại ở nhiều dạng và hình dạng khác nhau. Chúng có thể được định nghĩa là một bộ phận máy chỉ hỗ trợ/cho phép một loại chuyển động cụ thể (hạn chế các bậc tự do) trong một hệ thống có thể chịu tải tĩnh hoặc tải động.
Một ví dụ là cửa trượt. Cửa không thể được nâng lên hoặc tháo ra khỏi vị trí của nó. Nó chỉ cho phép trượt để mở cửa. Chuyển động có thể bị hạn chế ở chuyển động trượt của ổ trục.
Phụ lục bài viết
Mục đích của Vòng bi là gì?
Mục đích chính của vòng bi là ngăn chặn tiếp xúc kim loại trực tiếp với kim loại giữa hai bộ phận đang chuyển động tương đối. Điều này ngăn ngừa ma sát, sinh nhiệt và cuối cùng là sự hao mòn của các bộ phận. Nó cũng làm giảm mức tiêu thụ năng lượng vì chuyển động trượt được thay thế bằng chuyển động lăn có ma sát thấp.
Chúng cũng truyền tải tải trọng của bộ phận quay đến vỏ. Tải trọng này có thể là hướng kính, hướng trục hoặc kết hợp cả hai. Vòng bi cũng hạn chế sự tự do chuyển động của các bộ phận chuyển động theo các hướng được xác định trước như đã thảo luận ở trên.
Vòng bi lăn
Vòng bi lăn chứa các phần tử lăn có hình dạng như quả bóng hoặc hình trụ. Chúng ta biết rằng lăn bánh xe dễ hơn là trượt bánh xe trên mặt đất vì độ lớn của ma sát lăn thấp hơn ma sát trượt. Nguyên lý tương tự cũng được áp dụng ở đây. Vòng bi lăn được sử dụng để tạo điều kiện cho các bộ phận chuyển động tự do khi quay.
Ngay cả khi chúng ta cần chuyển động tuyến tính trong các ứng dụng, thì việc chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động trượt cũng rất dễ dàng. Hãy xem xét thang cuốn hoặc băng tải. Mặc dù chuyển động là tuyến tính, nhưng nó được cung cấp năng lượng bởi các con lăn được dẫn động bằng động cơ.
Một ví dụ khác là máy bơm qua lại có thể chuyển đổi năng lượng quay từ động cơ thành chuyển động tịnh tiến với sự trợ giúp của các liên kết. Trong mỗi ứng dụng này, vòng bi bi được sử dụng để hỗ trợ trục động cơ cũng như trục của các con lăn khác trong cụm lắp ráp.
Các phần tử lăn chịu tải mà không có nhiều ma sát vì ma sát trượt được thay thế bằng ma sát lăn. Vòng bi lăn có thể được chia thành hai loại chính: vòng bi bi và vòng bi lăn.
Vòng bi
Vòng bi là một trong những loại vòng bi phổ biến nhất được sử dụng. Nó bao gồm một hàng bi như các bộ phận lăn. Chúng bị kẹt giữa hai miếng kim loại hình khuyên. Những miếng kim loại này được gọi là vòng bi. Vòng bi bên trong có thể quay tự do trong khi vòng bi bên ngoài đứng yên.
Vòng bi cung cấp ma sát rất thấp trong quá trình lăn nhưng có khả năng chịu tải hạn chế. Điều này là do diện tích tiếp xúc nhỏ giữa các viên bi và vòng bi. Chúng có thể chịu tải trọng trục theo hai hướng ngoài tải trọng hướng tâm.
Vòng bi được sử dụng để kiểm soát chuyển động dao động và quay. Ví dụ, trong động cơ điện, nơi trục có thể quay tự do nhưng vỏ động cơ thì không, vòng bi lăn được sử dụng để kết nối trục với vỏ động cơ.
Tùy thuộc vào ứng dụng, có nhiều loại vòng bi khác nhau để lựa chọn.
Ưu điểm của vòng bi:
- Khả năng chống mài mòn tốt
- Không cần bôi trơn nhiều
- Cung cấp ma sát thấp, do đó ít mất năng lượng
- Tuổi thọ cao
- Dễ thay thế
- Kích thước chung nhỏ
- Tương đối rẻ
- Có thể chịu được tải trọng đẩy
Nhược điểm của vòng bi:
- Có thể vỡ do va đập
- Có thể khá ồn
- Không chịu được trọng lượng lớn
Vòng bi rãnh sâu
Vòng bi rãnh sâu là loại vòng bi được sử dụng rộng rãi nhất. Vòng bi bị kẹt giữa hai rãnh là một vòng bi truyền tải tải trọng và cho phép chuyển động quay giữa hai rãnh. Các viên bi được giữ cố định bằng một bộ phận giữ.
Chúng có ma sát lăn rất thấp và được tối ưu hóa để có độ ồn thấp và độ rung thấp. Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng tốc độ cao.
Chúng tương đối dễ lắp đặt và yêu cầu bảo trì tối thiểu. Cần phải cẩn thận trong quá trình lắp đặt để tránh làm móp rãnh vì chúng phải được lắp vừa khít vào trục.
Vòng bi tiếp xúc góc
Trong loại ổ bi này, các rãnh bên trong và bên ngoài được dịch chuyển so với nhau dọc theo trục ổ bi. Ổ bi lăn tiếp xúc góc được thiết kế để xử lý lượng tải trọng trục lớn hơn theo cả hai hướng ngoài tải trọng hướng tâm.
Do sự dịch chuyển ở các rãnh bên trong và bên ngoài, tải trọng trục có thể được truyền qua ổ bi đến vỏ ổ bi. Ổ bi này phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu dẫn hướng trục cứng.
Ổ bi tiếp xúc góc được sử dụng rộng rãi trong thiết bị nông nghiệp, ô tô, hộp số, máy bơm và các ứng dụng tốc độ cao khác, chẳng hạn như trục chính của công cụ gia công CNC.
Vòng bi tự căn chỉnh
Loại ổ bi này không bị lệch trục và vỏ ổ bi, điều này có thể xảy ra do trục bị lệch hoặc lỗi lắp đặt.
Vòng trong có các rãnh sâu tương tự như ổ bi rãnh sâu, tiếp theo là hai hàng bi và vòng ngoài. Vòng ngoài có hình dạng lõm và điều này giúp vòng trong có thể tự sắp xếp lại tùy thuộc vào độ lệch.
Vòng bi đẩy
Vòng bi chặn là loại vòng bi đặc biệt được thiết kế riêng cho tải trọng trục. Chúng không thể chịu được tải trọng hướng tâm.
Vòng bi chặn có độ ồn thấp, hoạt động êm ái và có thể ứng dụng ở tốc độ cao.
Chúng có sẵn dưới dạng vòng bi một chiều hoặc hai chiều và lựa chọn phụ thuộc vào tải trọng là một chiều hay hai chiều.
Khi nào nên sử dụng vòng bi?
Vậy hãy cùng phác thảo một số điều kiện làm việc có thể yêu cầu vòng bi chặn.
- Có tải trọng chặn. Thiết kế của vòng bi chặn giúp chúng có khả năng chịu được tải trọng trục.
- Không có tải trọng nặng. Do có các thành phần lăn hình cầu, vòng bi tập trung toàn bộ lực vào một vài điểm tiếp xúc. Điều này có thể dẫn đến hỏng hóc sớm khi chịu tải trọng cao.
- Tốc độ cao. Điểm tiếp xúc nhỏ của vòng bi chặn cũng có nghĩa là ma sát ít hơn. Do đó, ít phải vượt qua lực cản hơn và do đó dễ đạt được tốc độ cao hơn với các loại vòng bi này.
Vòng bi lăn
Vòng bi lăn chứa các thành phần lăn hình trụ thay vì bi như các thành phần chịu tải giữa các rãnh. Một thành phần được coi là con lăn nếu chiều dài của nó dài hơn đường kính của nó (ngay cả khi chỉ dài hơn một chút). Vì chúng tiếp xúc thẳng hàng với các rãnh bên trong và bên ngoài (thay vì tiếp xúc điểm như trong trường hợp của vòng bi), chúng có thể chịu được tải trọng lớn hơn.
Vòng bi lăn cũng có nhiều loại khác nhau. Có thể chọn loại phù hợp sau khi xem xét loại và cường độ tải, điều kiện dịch vụ và khả năng mất căn chỉnh trong số các yếu tố khác.
Ưu điểm của vòng bi lăn:
- Dễ bảo trì
- Ma sát thấp
- Có thể chịu tải trọng hướng tâm cao
- Vòng bi lăn côn có thể chịu được tải trọng trục cao
- Độ chính xác cao
- Được sử dụng để điều chỉnh độ dịch chuyển trục
- Độ rung thấp
Nhược điểm của vòng bi lăn:
- Ồn
- Khá đắt
Vòng bi lăn hình trụ
Vòng bi lăn trụ là loại vòng bi lăn đơn giản nhất trong họ vòng bi lăn. Những vòng bi này có thể chịu được tải trọng hướng tâm lớn và tốc độ cao. Chúng cũng có độ cứng tuyệt vời, truyền tải tải trọng dọc trục, ma sát thấp và tuổi thọ sử dụng lâu dài.
Khả năng chịu tải có thể được tăng thêm nữa bằng cách loại bỏ việc sử dụng lồng hoặc giá đỡ thường được lắp để giữ các con lăn trụ. Điều này cho phép lắp nhiều con lăn hơn để chịu tải.
Chúng có sẵn dưới dạng loại một dãy, hai dãy và bốn dãy. Chúng cũng có các biến thể tách rời và kín.
Các biến thể tách rời được sử dụng cho các khu vực khó tiếp cận như trục khuỷu động cơ. Trong các biến thể kín, tình trạng nhiễm bẩn của vòng bi được ngăn ngừa và chất bôi trơn được giữ lại khiến đây trở thành một lựa chọn không cần bảo dưỡng.
Vòng bi lăn hình cầu
Tải trọng hướng tâm và hướng trục nặng có thể là thách thức lớn hơn khi trục dễ bị lệch.
Vòng bi lăn cầu có thể xử lý tình huống này rất tốt. Vòng bi lăn cầu có khả năng chịu tải cao và có thể kiểm soát được tình trạng lệch giữa trục và vỏ. Điều này giúp giảm chi phí bảo trì và cải thiện tuổi thọ sử dụng.
Các rãnh lăn của vòng bi lăn cầu nghiêng một góc so với trục vòng bi. Thay vì các mặt thẳng, các con lăn có các mặt hình cầu vừa khít với các rãnh lăn hình cầu và có thể điều chỉnh được các sai lệch nhỏ.
Vòng bi lăn cầu có nhiều trường hợp sử dụng. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng có tải trọng nặng, tốc độ trung bình đến cao và có thể xảy ra tình trạng lệch. Một số ví dụ là xe địa hình, máy bơm, quạt cơ khí, hệ thống đẩy tàu biển, tua bin gió và hộp số.
Vòng bi lăn côn
Vòng bi con lăn côn chứa các phần của hình nón như một phần tử chịu tải. Các con lăn này nằm giữa hai rãnh cũng là các phần của hình nón rỗng. Nếu các rãnh và trục của con lăn được kéo dài, tất cả chúng sẽ gặp nhau tại một điểm chung.
Vòng bi con lăn côn được thiết kế để xử lý tải trọng trục cao hơn bên cạnh tải trọng hướng tâm. Góc một nửa của hình nón chung này càng lớn thì nó có thể chịu được tải trọng trục càng lớn. Do đó, chúng hoạt động như ổ trục đẩy cũng như ổ trục tải trọng hướng tâm.
Vòng bi con lăn côn được sử dụng theo cặp đối lưng với nhau để lực dọc trục có thể được hỗ trợ như nhau theo cả hai hướng.
Vòng bi lăn kim
Vòng bi lăn kim là một loại vòng bi lăn đặc biệt có các con lăn hình trụ giống như kim vì đường kính nhỏ của chúng.
Thông thường, chiều dài của các con lăn trong vòng bi lăn chỉ dài hơn một chút so với đường kính của nó. Khi nói đến vòng bi kim, chiều dài của các con lăn vượt quá đường kính của chúng ít nhất bốn lần.
Vì vòng bi lăn kim có đường kính nhỏ hơn nên có thể lắp nhiều con lăn hơn vào cùng một không gian, giúp tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với các vòng bi. Do đó, chúng có khả năng xử lý tải trọng cao. Kích thước nhỏ cũng có thể hữu ích trong các ứng dụng có không gian hạn chế vì chúng yêu cầu khoảng cách nhỏ hơn giữa trục và vỏ.
Vòng bi kim được sử dụng trong các bộ phận ô tô như hộp số và trục tay đòn. Chúng cũng được sử dụng trong máy nén và máy bơm.
Vòng bi con lăn đẩy
Vòng bi con lăn đẩy được thiết kế để chịu tải trọng trục cao và có ba loại con lăn: hình trụ, côn và hình cầu. Những vòng bi này có độ cứng trục cao và phù hợp với tải trọng nặng.
Vòng bi con lăn đẩy hình trụ có khả năng chịu tải trọng trục tốt và tương đối rẻ. Nên tránh sử dụng những vòng bi này nếu có bất kỳ tải trọng hướng tâm nào. So với vòng bi bi đẩy, chúng có xu hướng mòn nhanh hơn do ma sát cao hơn. Chúng không phù hợp với tốc độ cao do các con lăn trượt vi sai.
Vòng bi con lăn đẩy hình côn có thể chịu được độ lệch tâm nhẹ xảy ra giữa trục và vỏ trong quá trình vận hành. Không có sự khác biệt thực sự giữa vòng bi con lăn đẩy hình côn và vòng bi con lăn côn và lượng tải trọng trục mà những vòng bi này có thể chịu được, cùng với tải trọng hướng tâm, phụ thuộc vào nửa góc của hình nón. Chúng có thể chịu được tải trọng đẩy lớn hơn vòng bi bi đẩy do diện tích tiếp xúc lớn hơn nhưng chi phí sản xuất đắt hơn.
Vòng bi con lăn đẩy hình cầu được thiết kế để chịu tải trọng trục nặng theo một hướng và cũng chịu được một số tải trọng hướng tâm. Chúng có khả năng tự căn chỉnh và do đó không bị ảnh hưởng bởi lỗi lắp đặt và độ lệch của trục.
Khi nào nên sử dụng ổ trục lăn?
Ổ trục lăn là lựa chọn thay thế phổ biến nhất cho ổ trục bi. Vì vậy, hãy xác định loại điều kiện làm việc nào phù hợp nhất với loại ổ trục này.
- Tải trọng nặng. Ổ trục lăn cung cấp diện tích tiếp xúc lớn hơn đáng kể, phân bổ tải trọng đều hơn. Do đó, chúng ít bị hỏng hơn và có thể chịu được lực cao.
- Tốc độ thấp hơn. Một lần nữa, điều này phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc. Có nhiều ma sát hơn có thể dẫn đến sinh nhiệt cao hơn và mài mòn nhanh hơn.
Vòng bi trơn
Ổ trục trơn là loại ổ trục đơn giản nhất. Nó thường chỉ bao gồm một bề mặt ổ trục. Không có các bộ phận lăn.
Về cơ bản, ổ trục là một ống lót được lắp trên trục và vừa khít với lỗ khoan, do đó đôi khi nó được gọi là ổ trục ống lót. Ổ trục trơn không đắt, nhỏ gọn và nhẹ. Chúng có khả năng chịu tải cao.
Ổ trục trơn được sử dụng cho chuyển động quay, trượt, qua lại hoặc dao động. Ổ trục vẫn cố định trong khi trục trượt trên bề mặt bên trong của ổ trục. Để tạo điều kiện cho chuyển động trơn tru, các cặp vật liệu có hệ số ma sát thấp được lựa chọn. Ví dụ, các loại hợp kim đồng khác nhau khá phổ biến.
Ổ trục này có thể chịu được một số sai lệch, chuyển động đa hướng và phù hợp với cả tải trọng tĩnh và động. Ổ trục trơn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng trong ngành nông nghiệp, ô tô, hàng hải và xây dựng.
Chốt chốt kết nối piston với thanh truyền trong động cơ diesel được kết nối thông qua ổ trục trơn.
Vòng bi cầu cũng là vòng bi trơn, mặc dù nó bao gồm 2 phần – vòng trong và vòng ngoài. Mặc dù trông giống với vòng bi bi và vòng bi lăn ngay từ đầu, nhưng chúng không có các thành phần lăn giữa hai vòng.
Vòng bi chất lỏng
Vòng bi chất lỏng dựa vào khí nén hoặc chất lỏng để chịu tải và loại bỏ ma sát. Các vòng bi này được sử dụng để thay thế vòng bi kim loại trong các ứng dụng có tuổi thọ ngắn ngoài tiếng ồn và độ rung cao.
Chúng cũng ngày càng được sử dụng nhiều hơn để cắt giảm chi phí. Vòng bi chất lỏng được sử dụng trong các máy hoạt động ở tốc độ và tải cao. Mặc dù chi phí ban đầu cao hơn, nhưng tuổi thọ dài hơn trong điều kiện khắc nghiệt sẽ bù đắp cho chi phí này về lâu dài.
Khi máy đang chạy, không có tiếp xúc nào giữa hai bộ phận (trừ khi khởi động và dừng) và do đó có thể đạt được độ mài mòn gần bằng không với vòng bi chất lỏng.
Vòng bi chất lỏng được phân loại thành hai loại: vòng bi thủy tĩnh và vòng bi thủy động.
Vòng bi thủy tĩnh
Trong loại này, chất lỏng chịu áp suất bên ngoài được ép giữa hai bộ phận đang chuyển động tương đối. Chất lỏng chịu áp suất tạo thành một nêm giữa các bộ phận chuyển động và giữ chúng tách biệt. Lớp chất lỏng có thể rất mỏng nhưng miễn là không có tiếp xúc trực tiếp, sẽ không có bất kỳ sự mài mòn nào.
Chất lỏng được lưu thông bằng máy bơm. Đường kính lỗ thoát có thể điều chỉnh được để đảm bảo chất lỏng luôn chịu áp suất ở mọi tốc độ và tải trọng của trục. Do đó, có thể kiểm soát khe hở chính xác.
Vòng bi thủy động
Loại vòng bi này sử dụng chuyển động của trục để ép chất lỏng giữa trục và vỏ. Chuyển động của trục hút chất lỏng bôi trơn giữa các bộ phận chuyển động tạo thành một nêm không đổi.
Tuy nhiên, điều này có nghĩa là trong quá trình khởi động-dừng cũng như ở tải trọng và tốc độ thấp, sự hình thành nêm có thể không đủ tốt để ngăn ngừa mài mòn. Chỉ ở tốc độ được thiết kế, hệ thống mới hoạt động chính xác như cần thiết.
Vòng bi từ
Vòng bi từ sử dụng khái niệm về lực nâng từ để giữ trục giữa không trung. Vì không có tiếp xúc vật lý, vòng bi từ là vòng bi không mài mòn. Cũng không có giới hạn về tốc độ tương đối tối đa mà nó có thể xử lý.
Vòng bi từ cũng có thể thích ứng với một số bất thường trong thiết kế trục vì vị trí của trục được tự động điều chỉnh dựa trên trọng tâm của nó. Do đó, nó có thể bị lệch sang một bên nhưng vẫn hoạt động bình thường.
Chúng được phân loại thành hai loại: Vòng bi từ chủ động và vòng bi từ thụ động.
Vòng bi từ chủ động
Vòng bi từ chủ động sử dụng nam châm điện xung quanh trục để duy trì vị trí của nó. Nếu cảm biến phát hiện ra sự thay đổi vị trí, hệ thống sẽ điều chỉnh lượng dòng điện được cấp vào hệ thống và đưa rôto trở về vị trí ban đầu.
Vòng bi từ thụ động
Vòng bi từ thụ động sử dụng nam châm vĩnh cửu để duy trì từ trường xung quanh trục. Điều này có nghĩa là không cần nguồn điện đầu vào. Tuy nhiên, hệ thống này khó thiết kế do những hạn chế vì công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn đầu.
Trong nhiều trường hợp, hai loại vòng bi từ có thể được sử dụng song song, trong đó nam châm vĩnh cửu xử lý tải tĩnh trong khi nam châm điện được sử dụng để duy trì vị trí ở độ chính xác cao.
Nếu bạn cần thiết bị lường đo điện chính hãng, uy tín
Lidinco là công ty cung cấp các loại thiết bị đo lường điện uy tín nhập khẩu trực tiếp với giá cạnh tranh. Các sản phẩm đều được bảo hành theo chính sách hãng, tư vấn kỹ thuật tận tình.
Ngoài ra, Lidinco còn cung cấp các loại thiết bị phân tích, đo lường viễn thông, vật tư nhà máy, công nghiệp, thiết bị giáo dục, thiết bị SMT và các loại thiết bị chuyên dụng khác.
Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com
Xem thêm: Tính chất cơ học của vật liệu
