Cách hoạt động của vòng bi con lăn

Có lẽ một số linh kiện phong phú nhất trong ngành công nghiệp là vòng bi, cụ thể hơn là vòng bi lăn. Những vòng bi này được tìm thấy trong mọi thứ, từ động cơ điện đến hộp số và hệ thống băng tải. Về cơ bản, nếu một trục cần quay, nó có thể được (và hầu hết thời gian) được hỗ trợ bởi ổ trục phần tử lăn. Những gì một số người không nhận ra là trang điểm thực tế của các thiết bị này có thể khá khác nhau dựa trên ứng dụng.

Vòng bi phần tử lăn được cấu tạo bởi hai đường đua được ngăn cách bởi một nhóm con lăn. Hình dạng của các con lăn này xác định tải trọng mà một ổ trục cụ thể có thể giữ cũng như các yêu cầu bôi trơn.

Loại con lăn đầu tiên chúng ta sẽ thảo luận là một trong những loại phổ biến hơn – ổ bi. Vòng bi có nhiều kích cỡ, chất liệu và độ hoàn thiện như bạn có thể tưởng tượng. Điều này cung cấp sự linh hoạt đáng kinh ngạc trong việc sử dụng chúng Các quả bóng trong các vòng bi này chỉ đơn giản lăn giữa hai vòng đua, và không quan trọng các phần tử quay về hướng nào.

Đúng như tên gọi của chúng, ổ lăn hình trụ là hình trụ được bố trí giữa mâm trong và mâm ngoài. Những hình trụ này, có hình dạng giống như lon nước ngọt, lăn dọc theo mặt của chúng trên đường đua. Các phần tử chỉ có thể lăn dọc theo một trục duy nhất, không giống như các quả bóng có thể lăn theo bất kỳ hướng nào.

Vòng bi lăn hình cầu rất giống với các phần tử con lăn hình trụ với một ngoại lệ – chúng được làm tròn xung quanh phần giữa của chúng. Thay vì là một hình trụ hoàn hảo, các ổ lăn hình cầu được làm tròn để các cạnh của hình trụ không còn song song với nhau. Điều này mang lại cho chúng nhiều diện tích bề mặt tiếp xúc với chủng tộc hơn là một phần tử hình trụ có cùng chiều dài.

Vòng bi lăn kim có đường kính nhỏ hơn các ví dụ trước, nhưng chúng cũng có chiều dài hơn. Những yếu tố này là những hình trụ hoàn hảo nhưng được kéo căng đến mức chúng giống như những chiếc kim. Mặc dù có đường kính nhỏ nhưng chúng chiếm diện tích bề mặt theo chiều dài mà chúng trải dài.

Với ổ lăn hình côn, một đầu của các phần tử của chúng có đường kính lớn hơn đầu kia. Điều này tạo cho chúng một cấu trúc hình nón nhẹ và cho phép các phần tử cuộn dọc theo một mặt phẳng chéo. Các góc tạo bởi các phần tử này cho phép chúng chịu được cả tải trọng dọc trục và xuyên tâm.

Tất cả các loại phần tử trên đều có một số cách sắp xếp khác nhau. Một số vòng bi chỉ có một hàng phần tử duy nhất, trong khi những vòng bi khác sử dụng nhiều hàng. Lồng được sử dụng trong các ổ trục nhất định để tách các phần tử và giữ cho khoảng cách của chúng không đổi. Con dấu là một mục khác có thể được tùy chỉnh trên vòng bi. Tất cả những đặc điểm này tạo nên sự khác biệt về chức năng cũng như tuổi thọ của vòng bi.

Các phần tử lăn trải qua một chế độ bôi trơn được gọi là bôi trơn elastohydrodynamic. Trong chế độ này, màng chất lỏng thường nhỏ hơn một micron và áp suất lên đến 500.000 pound trên mỗi inch vuông không phải là hiếm. Dầu trong giây lát biến thành chất rắn và biến dạng đàn hồi của phần tử lăn và bề mặt giao phối. Bất kỳ sự ô nhiễm nào cũng có thể cản trở quá trình này với kết quả tàn phá. Các hạt hiện diện trong vùng tải gây ra sự xuống cấp bề mặt của các bề mặt giao phối và có thể dẫn đến việc tạo ra nhiều hạt mài mòn hơn.

Dầu có một đặc tính được gọi là hệ số nhớt-áp suất. Đây là thước đo mức độ chúng có thể biến thành rắn trong giây lát. Nước không có đặc tính này và do đó có thể dẫn đến các điều kiện biên khi nó có mặt trong các ổ trục phần tử lăn. Điều quan trọng là phải theo dõi mực nước trong dầu bôi trơn để ngăn chặn điều này xảy ra. Trong một số trường hợp, vòng bi có thể mất 70% tuổi thọ vì nước trước khi dầu bị vẩn đục.

Có hai loại tải trọng mà ổ trục phải trải qua: tải trọng hướng tâm và tải trọng lực đẩy. Tải trọng hướng tâm là lực cắt. Các tải trọng này xảy ra trên các đường của ổ trục, trái ngược với tải trọng lực đẩy, là các lực đẩy vào mặt của ổ trục.

Nói cách khác, tải hướng tâm của động cơ điện sẽ được tìm thấy bởi bất kỳ tải nào đẩy trục của động cơ lên ​​hoặc xuống, trong khi tải lực đẩy sẽ là bất kỳ tải nào đẩy trục quay trở lại động cơ. Số lượng và loại tải trọng mà vòng bi của bạn đang trải qua xác định loại vòng bi bạn cần, cũng như các yếu tố lăn bên trong nó.

Hiểu những điều cơ bản về cách hoạt động của vòng bi phần tử lăn và thiết kế của chúng có thể giúp bạn đạt được độ tin cậy cao hơn tại nhà máy của mình. Việc xác định loại tải mà bạn muốn vòng bi xử lý cũng như điều kiện môi trường xung quanh sẽ hỗ trợ bạn thêm trong việc lựa chọn vòng bi phù hợp. Khả năng về vòng bi là vô tận, vì vậy bạn có thể đảm bảo có một vòng bi hoàn toàn phù hợp với ứng dụng của bạn.