Phớt mê cung không tiếp xúc cho vòng bi: Thiết kế, lựa chọn và sử dụng thực tế

Một bộ truyền động băng tải tại một xưởng đúc đã hoạt động được tám tháng trước khi vòng bi bị hỏng. Thiết lập ban đầu sử dụng vòng đệm cao su ép vào trục. Bụi mài mòn hoạt động dưới môi, làm mòn một rãnh trên trục và cuối cùng làm nhiễm bẩn dầu mỡ. Bảo trì thay vòng bi hai lần trước khi chuyển sang phớt mê cung không tiếp xúc. Con dấu mới không có bộ phận cọ xát nên không làm mòn trục và đường đi ngoằn ngoèo đã giúp phần lớn bụi lọt ra ngoài. Sự thay đổi đó đã kéo dài tuổi thọ vòng bi lên hơn ba năm.

Con dấu mê cung không tiếp xúc không phải là một sửa chữa phổ biến. Chúng hoạt động tốt nhất khi bạn cần độ ma sát thấp, tốc độ cao hoặc thời gian sử dụng lâu dài trong môi trường bẩn nhưng tương đối khô ráo. Bài viết này giải thích cách chúng hoạt động, chi tiết thiết kế nào quan trọng và chúng phù hợp ở đâu trong việc lựa chọn vòng bi.

Một mê cung không tiếp xúc thực sự có chức năng gì

Phốt kiểu mê cung tạo ra một khe hở dài quanh co giữa trục quay và vỏ cố định. Thay vì một khoảng trống thẳng tắp, con đường ngoằn ngoèo xuyên qua một loạt rãnh và gờ. Các chất gây ô nhiễm như bụi, sạn hoặc sương nước phải di chuyển theo con đường đó để đến ổ trục. Mỗi lượt buộc các hạt thay đổi hướng và nhiều hạt bị rơi ra hoặc mất động lượng trước khi chúng đi qua.

Do không có tiếp xúc vật lý giữa các bộ phận bịt kín nên không có ma sát trượt và không bị mài mòn. Đó là lợi thế cốt lõi. Điều đó cũng có nghĩa là phốt không tạo ra nhiệt nên nó không giới hạn tốc độ trục như phốt môi. Sự đánh đổi là một mê cung không hoàn toàn chặt chẽ. Nó cho phép một lượng rò rỉ nhỏ và không thể ngăn được dòng chất lỏng hoặc bột mịn dưới áp suất. Hãy coi nó như một biện pháp ngăn chặn mạnh mẽ hơn là một rào cản tuyệt đối.

Tại sao vòng bi được hưởng lợi từ vòng đệm mê cung không tiếp xúc

Vòng bi bị hỏng vì hai lý do chính: mất dầu bôi trơn và nhiễm bẩn. Phớt tiếp xúc giải quyết vấn đề ô nhiễm nhưng lại gây thêm lực cản và mài mòn. Con dấu mê cung giải quyết ô nhiễm mà không có những hình phạt đó. Trong thực tế, điều đó có nghĩa là:

• Mô-men xoắn ma sát thấp hơn, giúp giảm tổn thất điện năng và sinh nhiệt.
• Tốc độ cho phép cao hơn, thường bị giới hạn bởi lồng vòng bi hoặc chất bôi trơn hơn là vòng đệm.
• Không có chất đàn hồi để làm cứng, nứt hoặc phồng lên, do đó đệm kín hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng.
• Không bị mài mòn do cọ xát nên khoảng thời gian bảo trì có thể dài hơn.

Những lợi ích này quan trọng nhất ở động cơ, hộp số, máy bơm và con lăn tốc độ cao chạy trong các nhà máy nhiều bụi. Chúng cũng quan trọng trong các ứng dụng mà bề mặt trục không thể được làm cứng hoặc nơi mà vòng đệm môi sẽ làm hỏng trục.

Chi tiết thiết kế quyết định hiệu suất

Một mê cung không tiếp xúc chỉ tốt khi có kích thước phù hợp. Giải phóng mặt bằng xuyên tâm là quan trọng nhất. Quá chặt, rôto có thể chạm vào stato trong quá trình tăng nhiệt hoặc rung. Quá lỏng lẻo và con dấu sẽ mất hiệu quả. Đối với vòng bi vừa và nhỏ, độ hở xuyên tâm từ 0,1 mm đến 0,3 mm là phổ biến. Vòng bi lớn hơn có thể sử dụng 0,3 mm đến 0,5 mm. Khe hở dọc trục phải cho phép giãn nở nhiệt mà không thu hẹp khe hở.

Số lượng rãnh cũng quan trọng. Một rãnh duy nhất sẽ hữu ích, nhưng ba đến năm giai đoạn là điển hình cho những môi trường đòi hỏi khắt khe. Nhiều giai đoạn hơn có nghĩa là đường đi quanh co hơn, nhưng chúng cũng đòi hỏi nhiều không gian trục hơn. Hình dạng rãnh có thể là hình vuông, hình tam giác hoặc hình tròn. Rãnh vuông dễ gia công hơn và hoạt động tốt trong hầu hết các trường hợp.

Sự lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào môi trường. Nhôm nhẹ và dễ gia công nhưng có thể bị ăn mòn trong môi trường ẩm ướt hoặc hóa chất. Đồng thau và thép không gỉ chống ăn mòn tốt hơn. Một số thiết kế sử dụng vật liệu chèn bằng polymer hoặc PTFE để giảm nguy cơ hư hỏng trục nếu xảy ra tiếp xúc.

Nơi phong ấn mê cung không tiếp xúc phù hợp và nơi chúng không phù hợp

Sử dụng mê cung khi môi trường nhiều bụi, tốc độ cao và khả năng tiếp xúc với chất lỏng ở mức tối thiểu hoặc có thể bị thoát ra ngoài. Ví dụ điển hình bao gồm động cơ điện, hộp số, ròng rọc băng tải, quạt, máy thổi và con lăn trong tự động hóa công nghiệp. Chúng cũng hoạt động tốt trong các nhà máy thép và máy giấy, nơi nhiệt độ và tốc độ làm cho phớt tiếp xúc không thể thực hiện được.

Tránh tình trạng mê cung khi ổ trục bị ngập nước, bị rửa trôi bằng nước áp lực cao hoặc chạy ở tốc độ rất thấp khi vòng đệm tiếp xúc đơn giản và hiệu quả. Ngoài ra, hãy tránh điều này nếu không gian có sẵn quá nhỏ để có đủ số rãnh. Trong những trường hợp đó, niêm phong môi hoặc niêm phong kết hợp có thể là lựa chọn tốt hơn.

Lựa chọn vòng bi để bịt kín mê cung

Nhiều vòng bi tiêu chuẩn có thể được sử dụng với một mê cung không tiếp xúc, nhưng vỏ và trục phải được thiết kế cho nó. Vòng bi rãnh sâu là lựa chọn phổ biến vì chúng chịu được tải trọng hướng tâm và tải trọng trục vừa phải, đồng thời có sẵn các kích cỡ phù hợp với vỏ mê cung. Đối với tải trọng trục cao hơn hoặc tải trọng kết hợp, vòng bi tiếp xúc góc hai dãy mang lại góc tiếp xúc rộng hơn và độ cứng tốt hơn. Con lăn dẫn hướng và con lăn dẫn hướng tuyến tính thường sử dụng phốt mê cung vì chúng chạy trong hệ thống chuyển động tuyến tính tốc độ cao, bẩn.

Vòng bi rãnh sâu cho thiết kế con dấu mê cung Khám phá danh mục ổ trục này khi lựa chọn vòng bi tiêu chuẩn cho vòng đệm kín không tiếp xúc, với các tùy chọn dòng 42 và 43 cho tải trọng hướng tâm và tải trọng trục vừa phải. Xem sản phẩm →

Khi bạn chỉ định một ổ trục, hãy quyết định xem mê cung sẽ được tích hợp vào ổ trục hay vào vỏ. Phớt tích hợp tiết kiệm không gian nhưng được thay thế bằng ổ đỡ. Các vòng đệm vỏ có thể được bảo dưỡng riêng biệt và có thể tiết kiệm hơn cho các thiết bị lớn. Trong cả hai trường hợp, dung sai lỗ khoan và đường kính ngoài của ổ trục phải phù hợp với vật mang bịt kín. Độ đảo lớn hơn 0,05 mm có thể gây ra khe hở không đồng đều và giảm tuổi thọ của vòng đệm.

Vòng bi tiếp xúc góc đôi hàng 32, 33 Series Dòng 32/33 này hỗ trợ tải trọng hướng tâm và hướng trục lớn với độ cứng cao, phù hợp với trục chính của máy công cụ, linh kiện ô tô và dụng cụ chính xác. Xem sản phẩm →

Đối với các con lăn theo dõi và chuyển động tuyến tính, thiết kế phốt thường bao gồm một mê cung kim loại để che chắn các bộ phận lăn khỏi phoi và bụi. Những con lăn này được sử dụng trong máy công cụ, hệ thống lưu trữ tự động và dây chuyền đóng gói. Một mê cung không tiếp xúc giúp chúng duy trì chuyển động trơn tru mà không bị ma sát bởi vòng đệm môi.

Con lăn theo dõi rãnh vòm LFR Gothic Các con lăn theo dõi LFR này sử dụng rãnh vòm kiểu Gothic để phân tán ứng suất, chạy tốc độ cao hoặc tải nặng ổn định và chuyển động tuyến tính trơn tru trong các hệ thống tự động hóa. Xem sản phẩm →

Nếu bạn cần hướng dẫn cụ thể về ứng dụng, bài viết trên lựa chọn ổ lăn phù hợp trình bày chi tiết hơn về tải trọng, tốc độ và độ kín.

Thực hành lắp đặt và bảo trì

Ngay cả một mê cung được thiết kế tốt cũng có thể thất bại nếu nó được lắp đặt kém. Thực hiện theo các bước sau:

1. Làm sạch trục, vỏ và các bộ phận bịt kín trước khi lắp ráp. Một hạt cát có thể giữ kín được.
2. Kiểm tra khe hở hướng tâm và hướng trục bằng thước đo cảm biến hoặc đồng hồ đo. Ghi lại các giá trị để tham khảo trong tương lai.
3. Bôi một lớp mỡ mỏng tương thích lên các rãnh mê cung để giúp giữ bụi trong những giờ vận hành đầu tiên.
4. Đảm bảo các lỗ thoát nước được mở và hướng xuống dưới. Chất lỏng bị mắc kẹt có thể làm ngập con dấu.
5. Sau 100 giờ đầu tiên, kiểm tra vòng đệm xem có dấu vết mòn hoặc cọ xát không. Điều chỉnh căn chỉnh nếu cần thiết.

Trong quá trình bảo trì định kỳ, không phun nước áp suất cao trực tiếp vào mê cung. Sử dụng bàn chải mềm hoặc không khí áp suất thấp để loại bỏ bụi. Nếu phốt được tích hợp vào ổ trục, hãy thay ổ trục khi phốt bị hỏng.

Những sai lầm phổ biến cần tránh

• Đặt khe hở quá chặt để cải thiện khả năng bịt kín. Điều này gây ra cọ xát, nóng và hỏng sớm.
• Bỏ qua sự tăng trưởng nhiệt. Trục tăng 0,2 mm ở nhiệt độ vận hành có thể đóng khe hở lạnh.
• Sử dụng mê cung trong ứng dụng bị ngập. Nó sẽ bị rò rỉ.
• Trộn các loại mỡ. Một số loại mỡ bôi trơn tách ra và chặn đường dẫn mê cung bằng dầu hoặc chất làm đặc.
• Quên một cống. Nếu không thoát nước, nước và dầu có thể lấp đầy các rãnh và mang chất gây ô nhiễm vào bên trong.

Mỗi vấn đề này đều có thể dễ dàng ngăn chặn bằng cách xem xét thiết kế đơn giản và thực hiện một số phép đo trong quá trình lắp ráp.

Phớt mê cung không tiếp xúc là một cách thiết thực để bảo vệ vòng bi trong các ứng dụng tốc độ cao, bụi bặm hoặc nhiệt độ cao. Nó sẽ không thay thế phớt tiếp xúc trong điều kiện ẩm ướt hoặc ngập nước, nhưng khi vừa vặn, nó sẽ giảm ma sát, tránh mài mòn trục và kéo dài tuổi thọ vòng bi. Điều quan trọng là xử lý khe hở, số lượng rãnh, vật liệu và hệ thống thoát nước như một hệ thống chứ không phải là các chi tiết riêng biệt. Khi những yếu tố đó phù hợp với ứng dụng, con dấu sẽ thực hiện công việc của nó một cách lặng lẽ và trong thời gian dài.