Hướng lắp đặt vòng bi rãnh sâu và kỹ thuật kiểm soát tải trước

Lắp đặt đúng cách là yếu tố quan trọng nhất quyết định hiệu suất, độ chính xác và tuổi thọ của thiết bị ổ bi rãnh sâu . Không giống như vòng bi côn, một điểm nhầm lẫn thường gặp là liệu vòng bi rãnh sâu có hướng lắp đặt cụ thể hay không và cách quản lý khe hở bên trong thông qua tải trước. Hướng dẫn toàn diện này đi sâu vào các sắc thái kỹ thuật của hướng lắp đặt ổ bi rãnh sâu và cung cấp cấp độ chuyên gia kỹ thuật kiểm soát tải trước cho vòng bi rãnh sâu , đảm bảo bạn đạt được hiệu suất tối ưu và tuổi thọ cho máy móc của mình.

Tìm hiểu tính đối xứng của ổ bi rãnh sâu và "Hướng"

Đặc điểm cơ bản của vòng bi rãnh sâu hướng tâm tiêu chuẩn là thiết kế đối xứng của chúng. Cả vòng trong và vòng ngoài đều có các rãnh mương giống hệt nhau với độ sâu và độ cong bằng nhau. Tính đối xứng này là lý do chính tại sao, đối với hầu hết các ứng dụng thông thường, không có hướng lắp đặt “đúng” hay “sai”. Ổ trục được thiết kế để chịu tải trọng hướng tâm đáng kể từ bất kỳ hướng nào, cũng như tải trọng trục (lực đẩy) vừa phải theo cả hai hướng. Tuy nhiên, quy tắc chung này có những ngoại lệ quan trọng rất quan trọng đối với các ứng dụng chuyên biệt.

• Vòng bi tiêu chuẩn: Thực sự không định vị và đối xứng. Có thể được gắn theo một trong hai hướng mà không ảnh hưởng đến khả năng chịu tải cơ bản.
• Vòng bi có vòng đệm hoặc tấm chắn: Đây là những ngoại lệ định hướng phổ biến nhất. Mặt kín thường được thiết kế để đối mặt với nguồn ô nhiễm chính.
• Vòng bi có rãnh khóa: Rãnh vòng chốt ở vòng ngoài xác định vị trí trục so với vai vỏ, biến mặt đó thành mặt "định vị".
• Thiết kế nội bộ đặc biệt: Một số vòng bi có độ chính xác cao hoặc độ ồn thấp có thể có hình học bên trong được tối ưu hóa để hoạt động tốt nhất dưới một góc tải cụ thể.

Hướng dẫn từng bước để cài đặt đúng hướng

Xác định hướng chính xác là một quá trình có hệ thống bắt đầu từ lâu trước khi ổ trục được lắp vào trục. Ví dụ, định hướng không chính xác của ổ trục bịt kín có thể dẫn đến hỏng hóc sớm do nó tiếp xúc với chất gây ô nhiễm. Thực hiện theo cách tiếp cận có phương pháp đảm bảo rằng tất cả các yếu tố đều được xem xét để cài đặt thành công.

• Xác định loại vòng bi: Đầu tiên, kiểm tra ổ trục. Nó có mở, được che chắn, bịt kín hay có vòng khóa không?
• Phân tích ứng dụng: Nguồn gốc chính của bụi, hơi ẩm hoặc mảnh vụn là ở đâu? Phía nào cần được định vị theo trục?
• Tham khảo sơ đồ nhà sản xuất: Đối với các cụm lắp ráp phức tạp hoặc vòng bi không đạt tiêu chuẩn, hãy luôn tham khảo bản vẽ kỹ thuật của nhà sản xuất.

Lắp đặt vòng bi kín và được bảo vệ

Nguyên tắc vàng cho lắp đặt vòng bi cầu rãnh sâu được che chắn và các biến thể kín là hướng mặt được bảo vệ về phía chất gây ô nhiễm. Các tấm chắn (đĩa kim loại không tiếp xúc) và các vòng đệm (các phần tử cao su hoặc polyme tiếp xúc) được thiết kế chủ yếu để ngăn các mảnh vụn lọt vào hoặc giữ lại chất bôi trơn. Việc lắp ngược chúng có thể khiến lớp bảo vệ này không hiệu quả.

• Đối với ổ trục được lắp đặt trong môi trường bụi bặm, mặt bịt kín phải đối diện với không khí bên ngoài.
• Trong các ứng dụng cần quan tâm đến việc bắn dầu bôi trơn, vòng đệm phải hướng vào bên trong hộp số để giữ dầu.
• Đối với vòng bi bịt kín kép (2RS), hướng ít quan trọng hơn vì cả hai mặt đều được bảo vệ, nhưng mặt đối diện với môi trường khắc nghiệt hơn phải được coi là mặt bịt kín chính.

Nguyên tắc cơ bản của tải trước vòng bi: Định nghĩa và mục đích

Tải trước là tác dụng của tải trọng dọc trục cố định lên ổ trục, không phụ thuộc vào ngoại lực. Đây là một kỹ thuật quan trọng để tăng cường độ cứng và độ chính xác quay của hệ thống ổ trục. Mặc dù vòng bi rãnh sâu không được tải trước phổ biến như vòng bi tiếp xúc góc, việc hiểu và áp dụng kỹ thuật kiểm soát tải trước cho vòng bi rãnh sâu rất cần thiết cho các ứng dụng tốc độ cao, độ chính xác cao như trục chính của máy công cụ hoặc động cơ tần số cao.

• Loại bỏ giải phóng mặt bằng nội bộ: Tải trước sẽ loại bỏ khe hở bên trong hướng tâm và trục, đảm bảo các quả bóng luôn tiếp xúc với mương.
• Tăng độ cứng của hệ thống: Bằng cách loại bỏ khe hở, toàn bộ cụm lắp ráp trở nên cứng cáp hơn, giảm độ võng khi chịu tải.
• Kiểm soát dòng chảy dọc trục và xuyên tâm: Giảm thiểu độ đảo không lặp lại, rất quan trọng đối với các ứng dụng yêu cầu độ chính xác vị trí cao.
• Ngăn chặn bóng trượt: Trong các ứng dụng tốc độ cao, tải trước đảm bảo các quả bóng lăn chính xác và không trượt, điều này có thể gây mài mòn và sinh nhiệt.

Các phương pháp kiểm soát tải trước thực tế cho vòng bi rãnh sâu

Việc áp dụng tải trước có kiểm soát vào ổ bi rãnh sâu đòi hỏi độ chính xác. Không giống như vòng bi côn có khả năng điều chỉnh dễ dàng, việc nạp trước vòng bi rãnh sâu thường bao gồm các cách bố trí lắp đặt cụ thể và đo lường cẩn thận. Mục tiêu là đạt được độ cứng mong muốn mà không tạo ra nhiệt quá mức do tải trước quá nhiều.

• Tải trước mùa xuân (Tải trước liên tục): Sử dụng lò xo đĩa hoặc lò xo sóng để tác dụng lực dọc trục cố định, nhất quán. Phương pháp này bù đắp cho sự giãn nở nhiệt và lý tưởng cho các ứng dụng tốc độ cao.
• Tải trước vị trí cố định (Tải trước cứng nhắc): Đạt được bằng cách gia công các bộ phận vỏ và trục theo kích thước chính xác nhằm tạo ra chuyển vị dọc trục cụ thể khi được kẹp. Phương pháp này mang lại độ cứng rất cao.

Đo chuyển vị dọc trục và tải trước

Cách trực tiếp nhất để kiểm soát tải trước là quản lý chuyển vị dọc trục của ổ trục. Khi hai vòng bi được lắp ngược lưng hoặc đối diện nhau, việc siết chặt đai ốc khóa hoặc nắp đầu sẽ đẩy các vòng lại với nhau, giảm khe hở bên trong về 0 và sau đó tạo ra tải trước. Mối quan hệ giữa chuyển vị dọc trục và lực dự ứng lực là phi tuyến tính và có thể được tham khảo từ biểu đồ của nhà sản xuất ổ trục. Đo lường chính xác là chìa khóa thành công điều chỉnh tải trước ổ bi rãnh sâu .

• Sử dụng đồng hồ so để đo chuyển động dọc trục của vòng ngoài khi đai ốc khóa được siết chặt.
• Đo mômen khởi động của ổ trục. Việc tăng mô-men xoắn khởi động là một dấu hiệu trực tiếp về tải trước được áp dụng.
• Theo dõi nhiệt độ vận hành trong giai đoạn chạy thử ban đầu; nhiệt độ tăng nhanh hoặc quá mức cho thấy tải trước quá mức.

Những lỗi cài đặt và tải trước phổ biến cần tránh

Ngay cả với mục đích tốt nhất, những lỗi đơn giản trong quá trình lắp đặt có thể dẫn đến hỏng vòng bi ngay lập tức hoặc sớm. Nhận thức về những cạm bẫy phổ biến này là bước đầu tiên để phòng ngừa. Nhiều sai lầm trong số này liên quan trực tiếp đến sự hiểu lầm về hướng lắp đặt ổ bi rãnh sâu hoặc một cách tiếp cận nặng tay để kỹ thuật kiểm soát tải trước cho vòng bi rãnh sâu .

• Định hướng con dấu không chính xác: Lắp đặt ổ trục kín với mặt đệm quay ra xa chất gây ô nhiễm, tạo điều kiện cho các mảnh vụn xâm nhập.
• Sử dụng lực quá mức: Đập ổ trục vào trục hoặc vào vỏ, điều này có thể gây ra vết lõm (vết lõm trên đường lăn) và làm hỏng vòng đệm.
• Sai lệch: Buộc ổ trục vào đúng vị trí khi trục và vỏ không thẳng hàng hoàn hảo, tạo ra mômen tải.
• Tải trước quá mức: Áp dụng quá nhiều tải trước, điều này làm tăng đáng kể ma sát, nhiệt độ vận hành và dẫn đến hao mòn nhanh chóng.
• Bôi trơn không đủ: Việc lắp đặt ổ trục được nạp sẵn mà không có loại và lượng chất bôi trơn thích hợp sẽ gây ra hiện tượng trượt và quá nhiệt ngay lập tức.

Câu hỏi thường gặp

Mặt nào của ổ bi rãnh sâu hướng ra ngoài?

Đối với ổ trục mở tiêu chuẩn, không có mặt "ngoài"; nó đối xứng và có thể được lắp đặt theo một trong hai hướng. Yếu tố quan trọng phát sinh với vòng bi được che chắn hoặc bịt kín. Đối với ổ trục được che chắn đơn (ZZ) hoặc bịt kín đơn (RS), mặt được bảo vệ (phía có tấm chắn hoặc vòng đệm) phải hướng "ra ngoài" về phía nguồn ô nhiễm tiềm ẩn đáng kể nhất, chẳng hạn như môi trường bên ngoài trong môi trường bụi bặm. Đối với ổ trục được che chắn kép hoặc bịt kín kép (2RS), cả hai mặt đều được bảo vệ, do đó việc định hướng ít quan trọng hơn, mặc dù vậy, bạn vẫn nên xem xét phía khắc nghiệt hơn. Nguyên tắc này là nền tảng của sự đúng đắn hướng lắp đặt ổ bi rãnh sâu .

Điều gì xảy ra nếu bạn tải trước ổ bi quá nhiều?

Tải trước quá mức sẽ gây bất lợi và sẽ dẫn đến hỏng vòng bi nhanh chóng. Áp lực tiếp xúc giữa các quả bóng và mương tăng lên gây ra sự gia tăng đáng kể về ma sát và nhiệt độ vận hành. Nhiệt độ cao này có thể làm giảm chất bôi trơn, dẫn đến mất màng bôi trơn và tiếp xúc giữa kim loại với kim loại. Tác động kết hợp của ứng suất cao và nhiệt độ tăng cao làm tăng độ mỏi, gây nứt vỡ (vật liệu bong ra khỏi mương) và cuối cùng là kẹt ổ trục. Đây là lý do tại sao chính xác điều chỉnh tải trước ổ bi rãnh sâu không phải là vấn đề "càng chặt càng tốt", mà là sự cân bằng cẩn thận để đạt được độ cứng cần thiết mà không bị thoát nhiệt.

Làm thế nào để bạn tính toán tải trước chính xác cho ổ trục?

Tính toán tải trước chính xác là một nhiệm vụ kỹ thuật giúp cân bằng nhu cầu về độ cứng của ứng dụng với giới hạn nhiệt của ổ trục. Không có công thức phổ quát duy nhất. Quá trình này thường bao gồm: 1. Yêu cầu ứng dụng: Xác định độ cứng hướng trục và hướng kính cần thiết cho hệ thống. 2. Dữ liệu của nhà sản xuất vòng bi: Tư vấn các catalog kỹ thuật thường cung cấp các biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa chuyển vị dọc trục và lực dự ứng lực đối với các dòng ổ lăn cụ thể. 3. Phân tích hệ thống: Xem xét các yếu tố như tốc độ quay (vì lực ly tâm ảnh hưởng đến tải trước trong các cặp tiếp điểm góc) và mức tăng nhiệt dự kiến của trục và vỏ. Đối với các ứng dụng quan trọng, việc này thường được thực hiện bởi các kỹ sư giàu kinh nghiệm hoặc bằng cách tận dụng phần mềm chuyên dụng do các nhà sản xuất vòng bi cung cấp, tập trung vào độ chính xác, chẳng hạn như những phần mềm liên quan đến thiết kế và sản xuất vòng bi cao cấp.

Bạn có thể tải trước một ổ bi rãnh sâu không?

Về mặt kỹ thuật, bạn không thể áp dụng tải trước bên trong thực sự cho một ổ bi rãnh sâu độc lập giống như cách bạn có thể làm với một cặp vòng bi tiếp xúc góc. Ổ bi rãnh sâu đơn là ổ bi không định vị, nghĩa là nó phải có khả năng chịu được một số chuyển động dọc trục. Tuy nhiên, bạn có thể tạo một *hệ thống* được tải trước bằng cách sử dụng hai vòng bi rãnh sâu và lắp chúng vào nhau (quay lưng hoặc mặt đối mặt) với chuyển vị dọc trục cụ thể, nhờ đó loại bỏ khe hở bên trong ở cả hai. Sự sắp xếp này đôi khi được sử dụng như một giải pháp thay thế hiệu quả về mặt chi phí cho các cặp vòng bi tiếp xúc góc trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác ít hơn.