Vòng bi rãnh sâu là gì và làm thế nào để bạn chọn đúng loại

Sơ lược về vòng bi rãnh sâu

Bởi vì các rãnh của mương sâu và khớp chặt với các quả bóng, Vòng bi rãnh sâu chịu được lực dọc trục khiêm tốn mà không cần bất kỳ sự bố trí đặc biệt nào. Một ổ trục ở mỗi đầu trục thường đủ để định vị một rôto hoàn chỉnh. Sự đơn giản đó giải thích tại sao các nhà thiết kế tiếp tục quay trở lại với Vòng bi Deep Groove, từ kích thước thu nhỏ nhỏ gọn đến kích thước công nghiệp lớn.

Cấu tạo của Vòng bi rãnh sâu: Bốn phần, nhiều lựa chọn thiết kế

Mỗi Vòng bi rãnh sâu đều được chế tạo từ một vòng trong, một vòng ngoài, một bộ bi và một cái lồng. Con dấu hoặc lá chắn được thêm vào để bảo vệ. Mỗi phần tử đưa ra các lựa chọn làm thay đổi chi phí, tuổi thọ, tốc độ và tiếng ồn, do đó, một bản vẽ trông giống hệt từ bên ngoài nhưng có thể hoạt động rất khác nhau khi sử dụng.

Sự phù hợp của đường đua và sự bổ sung bóng

Bán kính rãnh trong Vòng bi rãnh sâu thường bằng khoảng 52% đường kính bi. Rãnh chặt hơn sẽ làm tăng diện tích tiếp xúc và tăng khả năng chịu tải, nhưng nó cũng làm tăng ma sát và độ nhạy đối với tình trạng lệch trục. Hầu hết các thiết kế đều đạt gần giá trị 52 phần trăm vì nó cân bằng công suất với mô-men xoắn thấp. Lắp ráp theo phương pháp lệch tâm (Conrad). Vòng trong được dịch chuyển sang một bên, các quả bóng được nạp vào khe hình lưỡi liềm, các quả bóng được trải đều và lồng được lắp vào. Phương pháp này giới hạn số lượng bi phù hợp, đó là lý do tại sao Vòng bi rãnh sâu chịu tải hướng tâm ít hơn so với các thiết kế có rãnh lấp đầy có cùng kích thước. Bù lại, đường đua không bị gián đoạn giúp chạy êm hơn và độ bền trục tốt hơn.

Các loại lồng được so sánh

Đọc ký hiệu vòng bi rãnh sâu mà không cần phỏng đoán

Ký hiệu được in trên ổ trục là một thông số kỹ thuật nhỏ gọn. Chữ số đầu tiên cho biết loại vòng bi, trong đó 6 có nghĩa là Vòng bi rãnh sâu. Chữ số tiếp theo cho chuỗi kích thước (kết hợp chuỗi chiều rộng và đường kính). Hai chữ số cuối cùng cho lỗ khoan. Từ mã 04 trở lên, nhân với 5 để có lỗ khoan tính bằng milimét, nên 05 nghĩa là 25 mm, 08 nghĩa là 40 mm và 12 nghĩa là 60 mm. Bốn mã phá vỡ quy tắc này: 00 bằng 10 mm, 01 bằng 12 mm, 02 bằng 15 mm và 03 bằng 17 mm.

Lựa chọn giữa các dòng 69, 60, 62, 63 và 64 trên cùng một lỗ khoan

Nhiều kích cỡ trục chấp nhận một số Vòng bi rãnh sâu có đường kính ngoài khác nhau. Chuyển sang dòng vợt nặng hơn sẽ làm tăng kích thước và chiều rộng của quả bóng, giúp nâng khả năng chịu tải nhưng cũng làm tăng khối lượng, ma sát và không gian vỏ cần thiết. Bảng dưới đây so sánh năm dòng có lỗ khoan 25 mm. Giá trị là số liệu tham chiếu cấp danh mục điển hình; xác nhận đối với bản vẽ đã được phê duyệt trước khi thiết kế cuối cùng.

Công suất động tăng hơn năm lần từ dòng 69 lên dòng 64, trong khi tốc độ giới hạn chỉ còn một nửa. Sự đánh đổi đó thúc đẩy logic lựa chọn. Chọn dòng 69 hoặc 60 khi không gian bị hạn chế và tải trọng nhẹ. Chọn dòng 62 làm mặc định toàn diện. Chuyển sang dòng 63 hoặc 64 khi tuổi thọ tính toán của dòng 62 quá ngắn hoặc khi dự kiến ​​có tải sốc.

Kích thước tham chiếu dòng 60

Dòng 60 được sử dụng rộng rãi trong động cơ thiết bị, dụng cụ điện và bộ truyền động nhỏ gọn. Bảng liệt kê các kích thước thường được yêu cầu.

Tải xếp hạng, cuộc sống L10 và ý nghĩa của chúng theo giờ

Hai mức xếp hạng tải trọng xuất hiện trên mỗi bảng dữ liệu dành cho Vòng bi rãnh sâu. Tải trọng động cơ bản định mức Cr là tải trọng hướng tâm không đổi mà tại đó một nhóm ổ trục giống hệt nhau đạt tuổi thọ định mức một triệu vòng quay. Tải trọng tĩnh cơ bản định mức C0r là tải tạo ra biến dạng vĩnh viễn ở điểm tiếp xúc chịu tải nặng nhất khoảng 0,0001 lần đường kính bi. Đánh giá năng động chi phối cuộc sống mệt mỏi. Đánh giá tĩnh chi phối sốc và tải bế tắc.

Tìm tải tương đương P

Khi chỉ có lực hướng tâm tác dụng thì P bằng Fr. Khi có lực dọc trục, so sánh Fa/Fr với hệ số e. Nếu Fa/Fr không lớn hơn e thì P = Fr. Ngược lại P = 0,56 Fr Y Fa. Hệ số e và Y phụ thuộc vào tỷ lệ f0·Fa/C0r, trong đó f0 là hệ số tính toán có trong dữ liệu sản phẩm.

Tải thay đổi cuộc sống như thế nào: Ví dụ 6205

Biểu đồ vẽ đồ thị L10 giờ cho ổ trục 6205 (Cr = 14,0 kN) chạy ở tốc độ 1500 vòng/phút. Bởi vì cuộc sống tuân theo mối quan hệ hình khối nên một sự gia tăng nhỏ của tải trọng sẽ làm giảm tuổi thọ một cách mạnh mẽ. Việc tăng gấp đôi tải tương đương từ 2 kN lên 4 kN sẽ làm giảm tuổi thọ đi 8 lần, từ khoảng 3.800 giờ xuống còn khoảng 480 giờ. Trục tung là logarit.

Giới hạn tốc độ, mô-men xoắn ma sát và tăng nhiệt độ

Khả năng tốc độ trong Vòng bi rãnh sâu phụ thuộc vào kích thước, lồng, chất bôi trơn và độ kín. Hệ số tốc độ dm·n, là đường kính bước tính bằng mm nhân với vòng/phút, là một con số so sánh thuận tiện. Các thiết kế vòng cách bằng thép được bôi trơn bằng mỡ thường có tốc độ lên tới 400.000 đến 600.000 mm·r/phút. Sương mù dầu, tải trước nhẹ và cấp độ chính xác cao hơn có thể làm tăng đáng kể con số đó.

Ước tính ma sát và nhiệt

Mômen ma sát phụ thuộc vào tải trọng của Vòng bi cầu rãnh sâu có thể được ước tính là M = 0,5 × μ × P × d, trong đó μ là hệ số ma sát (khoảng 0,0015 đối với loại vòng bi này), P là tải trọng tương đương và d là đường kính lỗ khoan. Đối với 6205 mang 1,4 kN, M ≈ 0,5 × 0,0015 × 1400 N × 0,025 m ≈ 0,026 N·m. Ở tốc độ 3000 vòng/phút, lượng nhiệt này tạo ra khoảng 8 W nhiệt từ ma sát liên quan đến tải. Lực cản của phốt và sự khuấy trộn của dầu mỡ cộng vào tổng số, đó là lý do tại sao vòng bi kín chạy ấm hơn vòng bi mở ở cùng tốc độ.

Nhiệt độ hoạt động ổn định thường cao hơn môi trường xung quanh từ 20 đến 40°C. Nhiệt độ tiếp tục tăng sau giờ hoạt động đầu tiên cho thấy bôi trơn quá mức, khe hở không đủ, vòng đệm bị kẹt hoặc lệch trục.

Khe hở bên trong và phù hợp cho vòng bi rãnh sâu

Khe hở bên trong xuyên tâm là tổng khoảng cách mà một vòng có thể di chuyển so với vòng kia theo hướng xuyên tâm trước khi lắp. Các khớp gây nhiễu trên vòng trong sẽ mở rộng vòng và độ dốc nhiệt độ giữa các vòng làm giảm khe hở hơn nữa. Theo quy định, khoảng cách vận hành giảm khoảng 70 đến 80 phần trăm lực cản hiệu quả ở vòng trong. Do đó, một ổ trục có khe hở thoải mái trên băng ghế có thể hoạt động mà hầu như không cần ổ trục nào sau khi được lắp vào.

Các giá trị khe hở xuyên tâm điển hình cho Vòng bi rãnh sâu theo nhóm ISO 5753. Xác minh dựa trên bản vẽ cho thiết kế cụ thể.

Nguyên tắc phù hợp với trục và vỏ

Cấp độ chính xác và độ chính xác khi chạy

Cấp chính xác kiểm soát dung sai kích thước và độ chính xác khi chạy. Hầu hết các Vòng bi rãnh sâu đều được cung cấp ở cấp P0 (bình thường). Các cấp cao hơn P6, P5, P4 và P2 siết chặt độ lệch lỗ khoan, độ đảo hướng kính và độ đảo mặt. Các giá trị bên dưới áp dụng cho phạm vi lỗ khoan từ 18 đến 30 mm.

Con dấu, Khiên và Cấp độ Bảo vệ

Việc đóng kín Vòng bi Deep Groove xác định thời gian dầu mỡ tồn tại và thời gian các chất gây ô nhiễm tồn tại. Sự lựa chọn ảnh hưởng đến tốc độ, mô-men xoắn và tuổi thọ sử dụng nhiều hơn những gì người dùng mong đợi.

Lựa chọn bôi trơn cho vòng bi rãnh sâu

Mỡ bôi trơn tại nhà máy là chất bôi trơn phổ biến nhất cho Vòng bi rãnh sâu vì nó giữ cho thiết kế đơn giản và tránh mạch dầu. Loại mỡ phù hợp phụ thuộc vào nhiệt độ, tốc độ và khả năng tiếp xúc với nước hoặc hóa chất.

Việc lấp đầy không gian trống tới 30 đến 50 phần trăm là điều bình thường. Vòng bi tốc độ cao thường hoạt động tốt nhất ở đầu dưới của phạm vi đó, vì quá nhiều dầu mỡ sẽ làm tăng tổn thất khi khuấy và nhiệt độ. Vòng bi rãnh sâu kín được lấp đầy trọn đời và không nên bôi trơn lại. Vòng bi hở cần được bổ sung định kỳ. Nguyên tắc chung là tuổi thọ của dầu mỡ sẽ giảm một nửa sau mỗi 15 °C trên 70°C, như biểu đồ cho thấy.

Tùy chọn vật liệu và bề mặt

Vòng bi cầu rãnh sâu tiêu chuẩn sử dụng thép crom carbon cao GCr15, tương đương với SAE 52100. Đối với các môi trường đặc biệt, các vật liệu khác có độ cứng và khả năng chống ăn mòn, tiết kiệm trọng lượng hoặc cách điện.

Các biến thể đặc biệt của vòng bi rãnh sâu

Nơi mỗi thông số kỹ thuật hoạt động tốt nhất

Bảng này tập hợp các thông số kỹ thuật khởi động điển hình của các máy thông dụng. Lựa chọn thực tế phải được xác nhận bằng cách tính toán tải, tốc độ và môi trường.

Vòng bi rãnh sâu được sản xuất và kiểm tra như thế nào

Tính nhất quán trong Vòng bi rãnh sâu đến từ việc kiểm soát quy trình ở mọi giai đoạn. Quy trình dưới đây đi theo lộ trình điển hình của nhà máy từ nguyên liệu thô đến đóng gói xuất khẩu.

Hạng mục kiểm tra

Tùy chọn tùy chỉnh cho vòng bi rãnh sâu

Khi một bộ phận tiêu chuẩn không đáp ứng được yêu cầu cụ thể của máy, Vòng bi rãnh sâu có thể được điều chỉnh ở một số khu vực mà không cần thiết kế lại toàn bộ vòng bi.

Lắp Vòng Bi Rãnh Sâu Đúng Cách

Hầu hết các thất bại ban đầu đều bắt nguồn từ việc lắp đặt hơn là do sản xuất. Các bước này giải quyết các lỗi thường gặp nhất.

Chẩn đoán lỗi trong vòng bi rãnh sâu

Danh sách kiểm tra thông số kỹ thuật cho Vòng bi rãnh sâu

Việc thu thập các chi tiết sau ngay từ đầu sẽ rút ngắn quá trình lựa chọn và tránh phải sửa đổi nhiều lần.

Câu hỏi thường gặp về Vòng bi rãnh sâu