Vòng bi tiếp xúc góc hai hàng dòng 52/53 được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị cơ khí vì chúng có thể chịu tải trọng hướng tâm và hướng trục cùng lúc, có độ cứng cao và chiếm không gian nhỏ. Tuy nhiên, để phát huy hết hiệu quả của chúng, việc lựa chọn và áp dụng tải trước chính xác là một mắt xích quan trọng. Tải trước không chỉ ảnh hưởng đến độ chính xác khi vận hành của ổ trục mà còn quyết định tuổi thọ sử dụng và độ ổn định của thiết bị. Sau đây sẽ thảo luận về vai trò của tải trước, các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp lựa chọn.
1. Vai trò của tải trước
Tải trước là lực giữ cho các phần tử lăn bên trong ổ trục tiếp xúc thích hợp với mương bằng cách tác dụng một tải trọng trục nhất định. Tải trước hợp lý có ý nghĩa rất lớn đối với hiệu suất của vòng bi dòng 52/53:
Cải thiện độ chính xác khi chạy: tải trước giúp loại bỏ khe hở bên trong của ổ trục và tăng độ cứng, từ đó cải thiện độ chính xác khi chạy của thiết bị, đặc biệt là trong các thiết bị cơ khí yêu cầu định vị có độ chính xác cao.
Nâng cao khả năng chịu tải: Thông qua việc điều chỉnh tải trước, ổ trục có thể chia tải đồng đều hơn và tránh hư hỏng sớm do tải trọng cục bộ quá mức.
Giảm rung và tiếng ồn: Tải trước phù hợp có thể làm giảm chuyển động tương đối giữa các bộ phận lăn và mương, đồng thời giảm độ rung và tiếng ồn trong quá trình vận hành thiết bị.
Ngăn ngừa trượt khi quay: Đối với thiết bị tốc độ cao, tải trước thích hợp có thể tránh trượt phần tử lăn và đảm bảo ổ trục hoạt động bình thường.
2. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến việc lựa chọn tải trước
Việc lựa chọn tải trước phù hợp đòi hỏi phải xem xét toàn diện các điều kiện làm việc, kết cấu ổ trục và môi trường vận hành của thiết bị. Sau đây là một số yếu tố chính:
Điều kiện tải:
Điều kiện tải nhẹ: Thích hợp cho tải trước thấp hơn để giảm ma sát và nhiệt.
Điều kiện tải nặng: Yêu cầu tải trước cao hơn để cải thiện độ cứng và ngăn ngừa biến dạng ổ trục.
Yêu cầu về tốc độ:
Thiết bị quay tốc độ cao cần giảm tải trước vừa phải để giảm ma sát và nhiệt; thiết bị tốc độ thấp hoặc không liên tục có thể tăng tải trước một cách thích hợp để nâng cao khả năng định vị.
Phương pháp ghép vòng bi:
Lắp đặt trực diện (loại DB): Thích hợp để chịu tải trọng hướng tâm lớn và mô men nghiêng, tuy nhiên tải trước không thể quá cao để tránh tăng ma sát.
Cài đặt back-to-back (loại DF): Độ cứng cao, phù hợp với các tình huống đòi hỏi độ chính xác định vị trục cao.
Lắp đặt song song (loại DT): Tải trước cần khớp với các vòng bi khác để cân bằng tải cho toàn bộ hệ thống.
Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Nhiệt độ tăng sẽ làm cho ổ trục giãn nở, từ đó làm thay đổi kích thước tải trước. Các biện pháp bù nhiệt độ cần được xem xét để đảm bảo sự ổn định của tải trước.
Vật liệu và điều kiện bôi trơn:
Vòng bi làm bằng các vật liệu khác nhau có khả năng chịu tải trước khác nhau và trạng thái bôi trơn (như bôi trơn bằng mỡ hoặc bôi trơn bằng dầu) cũng sẽ ảnh hưởng đến ma sát và sinh nhiệt, từ đó xác định phạm vi tải trước.
3. Lựa chọn và áp dụng tải trước
Các phương pháp lựa chọn và áp dụng hợp lý tải trước chủ yếu bao gồm:
Phương pháp tính toán chọn tải trước:
Theo yêu cầu về tải trọng, tốc độ và tuổi thọ sử dụng của thiết bị, giá trị tải trước khuyến nghị được tính toán thông qua công thức thiết kế ổ trục. Công thức cần xem xét các tham số như số lượng con lăn, góc tiếp xúc và phân bố tải trọng.
Phương pháp điều chỉnh:
Điều chỉnh cơ học: Lực dọc trục được tác dụng thông qua các đai ốc, vòng đệm hoặc kết cấu lò xo để đạt được tải trước. Phương pháp này phù hợp cho nhiều điều chỉnh và không gian lắp đặt rộng rãi.
Điều chỉnh chênh lệch nhiệt độ: Đặc tính giãn nở nhiệt và co nguội của ổ trục trong quá trình lắp đặt được sử dụng để kiểm soát chênh lệch nhiệt độ lắp ráp nhằm đạt được cài đặt tải trước.
Đo lường và xác minh tải trước:
Sau khi áp dụng tải trước, cần kiểm tra lại thông qua các dụng cụ đo. Các phương pháp phổ biến bao gồm:
Phương pháp đo khe hở: Sử dụng máy đo cảm biến hoặc máy đo khoảng cách laser để đo xem khe hở ổ trục có đáp ứng yêu cầu thiết kế hay không.
Phương pháp đo mô-men xoắn: Gián tiếp xác nhận kích thước của tải trước bằng cách đo mô-men khởi động hoặc mô-men xoắn chạy cần thiết để ổ trục quay.
Phương pháp dịch chuyển dọc trục: Quan sát xem chuyển vị dọc trục sau khi tải trước có đáp ứng tiêu chuẩn thiết kế hay không.
4. Đề phòng và đề xuất tối ưu hóa
Khi áp dụng và điều chỉnh tải trước của vòng bi dòng 52/53, cũng cần lưu ý các vấn đề sau:
Tránh tải trước quá mức: Tải trước quá mức có thể gây ra áp lực tiếp xúc quá mức giữa con lăn và mương, tăng ma sát và nhiệt, đồng thời tăng tốc độ mài mòn ổ trục.
Khả năng điều chỉnh động: Đối với các thiết bị có tải trọng lớn và thay đổi nhiệt độ, hãy cân nhắc đưa vào các bộ phận đàn hồi (chẳng hạn như lò xo đĩa) để đạt được sự điều chỉnh động.
Tối ưu hóa bôi trơn: Đảm bảo điều kiện bôi trơn tốt để giảm nhiệt ma sát bổ sung do tải trước gây ra.
Kiểm tra thường xuyên: Trong quá trình vận hành cần thường xuyên theo dõi độ rung, tiếng ồn và độ tăng nhiệt độ của ổ trục, đồng thời điều chỉnh tải trước kịp thời để kéo dài tuổi thọ ổ trục.
