Bộ vòng bi tiếp xúc góc – Sức mạnh cho tải trọng thấp

SKF đã mở rộng phạm vi vòng bi tiếp xúc góc của mình bằng việc giới thiệu loạt vòng bi mới có góc tiếp xúc là 25°. Điều này mang lại lợi thế đáng kể cho các ứng dụng có tải hướng trục như máy bơm hoặc động cơ điện.

Với việc sử dụng vòng bi cầu tiếp xúc góc 25°, SKF đã có thể sản xuất các bộ ổ trục không đối xứng một cách đơn giản. Điều này giải quyết các vấn đề tải tối thiểu nổi tiếng một cách hiệu quả cao, giúp tăng tuổi thọ của vòng bi trong các ứng dụng với tải hướng trục.

Nhờ tính năng tiếp xúc góc mới này, các vòng bi cầu tiếp xúc góc 25° đạt hiệu suất ổn định và đáng tin cậy trong các môi trường công việc khắc nghiệt. Điều này đáng chú ý đối với các máy bơm và động cơ điện, nơi tải trọng hướng trục thường xuyên xảy ra.

Với sự tiến bộ này, vòng bi cầu tiếp xúc góc 25° từ SKF mang đến lợi ích vượt trội cho người dùng, đảm bảo tuổi thọ cao và hiệu suất ổn định trong các ứng dụng có tải hướng trục, đồng thời thúc đẩy tính đa dạng và hiệu quả của các ứng dụng công nghiệp.

Mỗi ổ lăn có một góc tiếp xúc để truyền lực bên trong ổ trục. Ví dụ đơn giản nhất về điều này là một ổ bi rãnh sâu. Trong trường hợp này, góc tiếp xúc đối với tải hướng tâm thuần túy là 0 °. Trong khi đó, một ổ bi tiếp xúc góc luôn có góc tiếp xúc lớn hơn 0 °.

Góc tiếp xúc này càng lớn thì khả năng chịu tải dọc trục của ổ lăn càng cao. Trong trường hợp cực đoan, có một góc tiếp xúc là 90 ° – một ổ trục thuần túy. Ổ bi tiếp xúc góc do đó di chuyển giữa ổ trục hướng tâm và ổ trục thuần túy. Theo đó, chúng có thể hấp thụ các tải trọng hướng tâm và hướng trục kết hợp.

Nhiều tùy chọn hơn với góc tiếp xúc nhỏ hơn và vòng cách tốt hơn

SKF gần đây đã tung ra một loạt các vòng bi tiếp xúc góc một dãy mở rộng với một vòng cách bằng đồng, có góc tiếp xúc nhỏ hơn 40 ° thông thường. Dưới đây là tổng quan về phạm vi vòng bi tiếp xúc góc 25 ° mới (hậu tố AC):

Góc tiếp xúc nhỏ hơn làm giảm khả năng chịu tải dọc trục một chút, nhưng điều này tạo ra những lợi thế khác. Ví dụ, trong các điều kiện nhất định, có thể đạt được tốc độ cao hơn tới 20% so với góc tiếp xúc 40 °. Điều này được hỗ trợ bởi các điều kiện động học thuận lợi hơn trong ổ trục, giúp giảm thiểu thành phần trượt và do đó tạo ra ít nhiệt hơn. Ngoài ra, góc tiếp xúc nhỏ hơn đảm bảo độ cứng hướng tâm lớn hơn, điều này có lợi trong các ứng dụng có tải trọng hướng tâm là chủ yếu.

SKF cũng đã tối ưu hóa vòng cách đồng cho cả hai phiên bản 25 ° và 40 °. Vật liệu cứng hơn và hình dạng cải tiến của vòng cách đồng giờ đây khiến nó trở nên chắc chắn hơn và cũng cho phép đạt được tốc độ cao hơn.

Bất chấp những cải tiến về hiệu suất này, vòng cách đồng chiếm ít không gian hơn so với người tiền nhiệm của nó, do đó lượng chất bôi trơn có sẵn nhiều hơn – cho phép khoảng thời gian bôi trơn dài hơn. Hơn nữa, vòng cách đồng mới giúp giảm độ rung và độ ồn đến 15%.

Ứng dụng và sắp xếp

Các ứng dụng phổ biến nhất cho ổ bi tiếp xúc góc là máy bơm, máy nén và động cơ điện. Những thiết bị như vậy, được trang bị ổ bi tiếp xúc góc SKF cải tiến, có thể chạy trơn tru hơn nhiều và đạt được tuổi thọ lâu hơn.

Trong các ứng dụng này, ổ bi cầu tiếp xúc góc một dãy thường được lắp đặt (ít nhất) theo cặp. Điều này là do khi một ổ bi tiếp xúc góc chịu tải trọng hướng tâm hoặc hướng tâm thuần túy, một lực hướng tâm hoặc lực hướng trục tương ứng chắc chắn được tạo ra bởi góc tiếp xúc của nó. Do thiết kế, lực dọc trục chỉ có thể được hấp thụ bởi một ổ trục theo một hướng. Nó có thể bị phá hủy nếu nó được tải theo hướng ngược lại.

Vì lực dọc trục từ cả hai hướng xảy ra trong hầu hết các ứng dụng, nên các lực đối nghịch phải được hấp thụ bởi một ổ trục ngược. Dạng đơn giản nhất của ổ trục ghép nối là ổ bi tiếp xúc góc hàng đôi theo kiểu “O sắp xếp” cố định (theo hình dạng được phác thảo bởi các đường góc tiếp xúc). Vòng bi cầu tiếp xúc góc phổ thông, đơn lẻ cũng có thể được kết hợp theo nhiều cách khác nhau – theo cả cách sắp xếp O và X.

Vòng bi tiếp xúc góc ghép nối

Khi các ổ bi tiếp xúc góc được lắp theo cặp, có nhiều tùy chọn khác nhau để thiết lập tải trước hoặc khe hở ổ trục xác định. Phương pháp phổ biến nhất là sử dụng cái gọi là vòng bi “có thể ghép nối chung” (còn được gọi là “vòng bi đa năng”). Vòng bi đa năng có ưu điểm là chúng đã được khớp với nhau tại nhà máy theo cách đạt được tải trước / khe hở xác định khi chúng được lắp trên các khối. Khe hở chặn ban đầu giữa các vòng trong hoặc vòng ngoài của các ổ trục được đóng lại bằng cách kẹp các ổ trục.

Để đạt được lực tải trước chính xác / khe hở ổ trục, cần có một dung sai rất hạn chế chỉ vài micromet đối với phần dính vào và phần nhô ra.

Vòng bi đa năng do đó đơn giản hóa việc lắp ráp đáng kể. Các phương pháp lắp ráp thông thường khác có liên quan đến nỗ lực cao hơn đáng kể. Ví dụ, tải trước của ổ trục cũng có thể được điều chỉnh bằng cách chèn các vòng đệm đặc biệt trong vỏ hoặc trên trục. Tuy nhiên, để làm được điều này, các vòng bi phải được đo rất nỗ lực và các vòng đệm riêng lẻ phải được sản xuất cho từng cặp vòng bi.

Để giảm chi phí lắp ráp, các ổ bi tiếp xúc góc xoay AC mới với góc tiếp xúc 25 ° đã có sẵn trong các phiên bản cặp phổ thông có thể điều khiển được theo loại SKF Explorer. Các lớp giải phóng mặt bằng tải trước và ổ đỡ khác nhau cũng có thể được thực hiện theo yêu cầu.

Bộ mang hỗn hợp

Thường thì lực dọc trục của bộ ổ bi tiếp xúc góc là lực chi phối từ một hướng. Đây có thể là trường hợp, ví dụ, với quạt hoặc máy bơm chủ yếu quay theo một hướng. Trong các ứng dụng như vậy, một ổ bi tiếp xúc góc sẽ hấp thụ lực dọc trục, trong khi ổ bi tiếp xúc góc thứ hai, được gọi là “ổ trục dự phòng”, được dỡ tải.

Thường thì lực dọc trục của bộ ổ bi tiếp xúc góc là lực chi phối từ một hướng. Đây có thể là trường hợp, ví dụ, với quạt hoặc máy bơm chủ yếu quay theo một hướng. Trong các ứng dụng như vậy, một ổ bi tiếp xúc góc sẽ hấp thụ lực dọc trục, trong khi ổ bi tiếp xúc góc thứ hai, được gọi là “ổ trục dự phòng”, được dỡ tải.

Ưu điểm của bộ ổ trục hỗn hợp

Trước đây, việc sử dụng hai ổ trục đơn 40° giống hệt nhau trong các bộ ổ trục không đối xứng không phải là cách sắp xếp tối ưu. Góc 40° lớn dễ gặp các vấn đề về tải trọng tối thiểu khi không tải. Tuy nhiên, với việc đưa ra dòng sản phẩm mới với góc tiếp xúc 25°, SKF đã giải quyết vấn đề này bằng cách sản xuất các bộ vòng bi không đối xứng kết hợp cả 40° và 25°.

Các bộ vòng bi không đối xứng này mang lại nhiều lợi ích đáng kể. Trong đó, góc tiếp xúc 40° giúp hấp thụ lực dọc trục ưu thế khi chịu tải từ một bên. Trong khi đó, ổ trục không tải có góc tiếp xúc 25° giảm nguy cơ bị bẩn và tăng ngưỡng đối với lực nâng. Lực nâng là lực dọc trục bên ngoài, khi mà ổ trục dự phòng trong bộ ổ trục không đối xứng không bị tải và không còn đảm bảo tải trọng tối thiểu cần thiết.

Kết hợp 25° và 40°, ổ trục dự phòng được dỡ tải ít hơn khi chịu cùng một tải trọng bên ngoài, giảm đáng kể nguy cơ hỏng vòng bi sớm và làm tăng độ tin cậy trong quá trình vận hành.

Như vậy, việc sử dụng bộ vòng bi không đối xứng với góc tiếp xúc 25° mang lại lợi ích vượt trội, tăng cường độ tin cậy và độ bền cho các ứng dụng có tải hướng trục.

Độ võng và phân bố lực trong các bộ ổ trục không đối xứng, được tải trước

Các ưu điểm của bộ ổ trục không đối xứng liên quan đến sự phân bố tải trọng bên trong có thể được minh họa bằng cách sử dụng ví dụ về bộ ổ trục được tải trước bao gồm hai ổ bi tiếp xúc góc theo kiểu bố trí O, chịu một lực dọc trục thuần túy F (mũi tên màu đỏ). Vòng bi B với góc tiếp xúc 40 ° (hậu tố B) hấp thụ lực dọc trục, trong khi vòng bi A có góc tiếp xúc 25 ° (hậu tố AC) chịu lực dọc trục.

Hệ tọa độ biểu diễn độ võng trên trục x và lực trên trục y. Đường cong màu xanh lá cây cho thấy ổ trục A với góc tiếp xúc 25 ° và đường cong màu xanh cho thấy ổ trục B với góc tiếp xúc 40 °. Vị trí 1 đánh dấu tỷ lệ tải không có tải bên ngoài. Vị trí 2 thể hiện tỷ số tải trọng với lực dọc trục ngoài F1 ở mức lực nâng của gối đỡ 40 °. Vị trí 3 phản ánh tỷ số tải trọng với lực dọc trục ngoài F2 ở mức lực nâng của ổ trục 25 °.

Vị trí 1: Tỷ lệ tải sau khi lắp ráp không có tải bên ngoài

Tại giao điểm giữa đường màu lam và đường màu xanh lá cây (chính xác trên trục y), không có ngoại lực nào tác dụng. Cả hai ổ trục chỉ được tải với tải trọng đặt trước. Trong ví dụ này, lực tải trước Fpreload = 1 được giả định để đơn giản hóa.

Vị trí 2 và 3 nói chung: Tỷ lệ tải trọng khi một lực dọc trục bên ngoài được tác dụng cùng với tải trọng trước

SKF đã phát triển loạt vòng bi không đối xứng mới với góc tiếp xúc 25°, bổ sung vào phạm vi vòng bi cầu tiếp xúc góc trước đây với góc 40°. Công nghệ này giúp sản xuất bộ ổ trục không đối xứng đơn giản hơn và mang lại nhiều lợi ích cho các ứng dụng có tải hướng trục.

Các bộ ổ trục không đối xứng gồm vòng bi với góc tiếp xúc 25° và 40° kết hợp, tận dụng các ưu điểm của cả hai góc tiếp xúc. Góc 40° giúp chịu lực dọc trục chiếm ưu thế khi tải từ một bên, trong khi ổ trục không tải với góc 25° giảm nguy cơ bị bẩn và tăng độ tin cậy khi chịu cùng một tải trọng bên ngoài.

Nhờ tính năng này, ổ trục dự phòng trong bộ ổ trục không đối xứng có thể dỡ tải ít hơn, làm giảm rủi ro hỏng vòng bi sớm và tăng cường độ tin cậy trong quá trình vận hành. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng như máy bơm hoặc động cơ điện với tải trọng dọc trục thường xuyên.

Vị trí 2 chi tiết: lực F1 (40 °) và lực F1 (25 °)

Trong các bộ thông thường gồm hai ổ trục 40°, lực nâng (F1) đạt điểm cao nhất tại một thời điểm, như được biểu diễn bằng nét đứt. Điều này có nghĩa là tải trước được sử dụng hết và đạt gấp khoảng 2,8 lần lực tải trước (Fpreload).

Tuy nhiên, với bộ không đối xứng gồm ổ trục 40° và 25°, vẫn còn một lượng tải trước dư thừa khi áp dụng cùng một lực. Điểm này được biểu diễn bằng đường cong màu xanh lá cây, vẫn nằm trên trục x, như được biểu diễn bằng nét liền.

Như vậy, sự khác biệt chính giữa hai loại bộ này là việc sử dụng tải trước. Trong bộ thông thường, tải trước được sử dụng hết, trong khi đó, trong bộ không đối xứng, vẫn còn một lượng tải trước dư thừa khi áp dụng cùng một lực. Điều này giúp cải thiện độ tin cậy và tuổi thọ của ổ trục, đồng thời tăng hiệu suất trong các ứng dụng có tải hướng trục.

Vị trí 3 chi tiết: lực F2

Điểm của lực nâng đối với ổ trục dự phòng 25 ° được hiển thị ở đây. Nhận thấy rằng lực F2 lớn hơn lực F1 một cách đáng kể. Về mặt cụ thể, điểm này gấp khoảng 5,2 lần lực tải trước. Điều này có nghĩa là bộ ổ trục không đối xứng có thể hấp thụ gần như gấp đôi lực dọc trục – so với bộ ổ trục đồng nhất – mà không cần dỡ ổ trục dự phòng.

Do đó, ổ trục 25 ° phù hợp hơn nhiều như một ổ trục dự phòng.

• Thế hệ mới của ổ bi tiếp xúc góc SKF với góc 25 ° đại diện cho một giải pháp ổ trục dự phòng lý tưởng. Đặc biệt trong các ứng dụng có lực dọc trục chi phối từ một hướng, khuyến nghị là nên đưa vào thiết kế một ổ trục không đối xứng để ngăn ngừa các vấn đề về tải trọng tối thiểu không đạt được và để tránh hỏng ổ trục sớm.

Ngoài ra, vòng bi có góc tiếp xúc 25 ° cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu tốc độ cao và / hoặc tăng độ cứng hướng tâm.