- ĐT:
+86-574-63269198
+86-574-63261058
- FAX:
+86-574-63269198
+86-574-63261058
- E-MAIL:
- ĐỊA CHỈ:
Khu công nghiệp Henghe Ninh Ba, Chiết Giang, Trung Quốc.
- THEO DÕI CHÚNG TÔI:
Vòng bi lăn tiếp xúc góc hai dãy chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu xử lý đồng thời tải trọng hướng tâm cao, tải trọng trục đáng kể từ cả hai hướng và tải trọng mô men - tất cả đều nằm trong một bố trí ổ trục đơn, nhỏ gọn. Chúng là giải pháp kỹ thuật được lựa chọn bất cứ khi nào một trục hoặc cụm quay phải được đỡ chắc chắn tại một vị trí duy nhất mà không gặp sự phức tạp khi ghép hai vòng bi một dãy riêng biệt.
Trong thực tế, các vòng bi này xuất hiện trong trục máy công cụ, cổ trục máy cán, hộp số công nghiệp nặng, trục bơm và máy nén, hệ thống bước tua bin gió và bộ truyền động hàng không vũ trụ chính xác - bất cứ nơi nào kết hợp khả năng chịu tải, độ cứng dọc trục và độ chính xác khi vận hành chính xác phải cùng tồn tại trong một vị trí vòng bi duy nhất. Góc tiếp xúc của chúng thường nằm trong khoảng từ 25° đến 40° , với các góc cao hơn mang lại khả năng chịu tải dọc trục lớn hơn và các góc thấp hơn mang lại tốc độ và khả năng xuyên tâm cao hơn.
Để hiểu các ứng dụng, sẽ giúp hiểu được điều gì phân biệt loại ổ trục này về mặt cấu trúc. Vòng bi tiếp xúc góc hai hàng bao gồm hai hàng con lăn - con lăn côn hoặc con lăn hình trụ có rãnh nghiêng - được bố trí theo cấu hình đối lập (quay lưng hoặc mặt đối mặt) trong một vòng ngoài duy nhất và thường là một cụm vòng trong duy nhất.
Sự sắp xếp đối lập này tạo ra hai đường tải hội tụ (mặt đối mặt / sắp xếp O) hoặc phân kỳ (bố trí đối lưng / sắp xếp X) so với trục ổ trục. Kết quả là một bộ phận vòng bi có thể:
Sự sắp xếp tựa lưng (X) mang lại khả năng chịu tải thời điểm vượt trội vì các đường tải trọng phân kỳ ra ngoài, tạo ra khoảng chịu lực ảo rộng hơn. Sự bố trí mặt đối mặt (O) có khả năng chịu được độ lệch trục và giãn nở nhiệt tốt hơn. Sự lựa chọn giữa các cấu hình này xác định sự phù hợp cho các môi trường ứng dụng cụ thể.
Một trong những ứng dụng phổ biến và đòi hỏi khắt khe nhất đối với vòng bi tiếp xúc góc hai hàng là trong trục máy công cụ - trục quay giữ và dẫn động các dụng cụ cắt hoặc phôi trong máy tiện, máy phay, máy mài và trung tâm gia công.
Trong bối cảnh này, ổ trục phải đồng thời đáp ứng các yêu cầu trái ngược nhau: nó phải đủ cứng để chống lại lực cắt (tạo ra cả tải trọng hướng tâm và hướng trục cộng với mômen uốn) trong khi chạy với độ chính xác đủ để tạo ra các bề mặt gia công trong phạm vi dung sai ở mức micromet. Vòng bi trục chính trong máy mài chính xác có thể được yêu cầu duy trì độ đảo hướng tâm dưới 1 micromet (0,001 mm) ở tốc độ hoạt động có thể vượt quá 15.000 vòng/phút.
Vòng bi tiếp xúc góc hai hàng trong phạm vi góc tiếp xúc 15° đến 25° chiếm ưu thế ở tốc độ cao của ứng dụng này, trong khi vòng bi côn hai hàng có góc tiếp xúc 30° đến 40° phục vụ các trục quay có tải trọng nặng hơn, tốc độ thấp hơn thường thấy trong các trung tâm tiện nặng và máy móc nhàm chán. Ưu điểm chính trong cả hai trường hợp là một vị trí ổ trục duy nhất xử lý tất cả các hướng tải — đơn giản hóa thiết kế trục chính, giảm chiều dài vỏ và cải thiện khả năng quản lý nhiệt so với bố trí hai ổ trục.
Các máy cán được sử dụng trong sản xuất thép, nhôm và đồng phải chịu một số điều kiện tải kết hợp khắc nghiệt nhất trong máy móc công nghiệp. Các cuộn làm việc và các cuộn dự phòng trong máy cán nóng hoặc cán nguội chịu lực hướng tâm rất lớn từ áp suất cán - lực có thể đạt tới vài triệu Newton trong máy nghiền tấm nặng - đồng thời chịu lực dọc trục đáng kể từ đỉnh bên của cuộn và vật liệu được tạo hình.
Vòng bi côn bốn hàng (về cơ bản là hai dãy đôi được lắp ráp với nhau) là lựa chọn chủ yếu cho các vị trí cổ cuộn của máy cán nặng, nhưng vòng bi tiếp xúc góc hai hàng đóng vai trò quan trọng ở các vị trí trung gian, vị trí lực đẩy và hệ thống điều chỉnh của các nhà máy này. Khả năng điều chỉnh sự dịch chuyển dọc trục do tăng trưởng nhiệt trong khi vẫn mang toàn bộ tải trọng xuyên tâm khiến chúng đặc biệt phù hợp với các hệ thống định vị cuộn dự phòng, nơi cần có vị trí trục chính xác của cuộn.
Trong các ứng dụng cán nguội trong đó chất lượng hoàn thiện bề mặt là tối quan trọng, độ lệch thấp và độ cứng cao của vòng bi lăn tiếp xúc góc hai dãy góp phần trực tiếp vào tính nhất quán của khe hở cuộn - chuyển thành độ đồng đều của dải trên toàn bộ chiều rộng của sản phẩm cán.
Trong hộp số công nghiệp và hộp số hạng nặng, việc chia lưới bánh răng tạo ra đồng thời cả lực hướng tâm (vuông góc với trục) và lực dọc trục (dọc theo trục trục). Bánh răng xoắn ốc, bánh răng côn xoắn ốc và bánh răng trục vít đều tạo ra lực đẩy dọc trục phải được ổ trục hấp thụ. Vòng bi tiếp xúc góc hai dãy phù hợp lý tưởng với các vị trí trục này bởi vì chúng xử lý tải trọng tổng hợp trong một thiết bị nhỏ gọn duy nhất mà không cần ổ đỡ chặn riêng biệt bên cạnh ổ trục hướng tâm.
Trong hộp số xoắn điển hình, góc xoắn của răng tạo ra thành phần lực dọc trục tỷ lệ với lực tiếp tuyến nhân với tiếp tuyến của góc xoắn. Đối với góc xoắn 20° và lực tiếp tuyến 50 kN, lực dọc trục sẽ xấp xỉ 18 kN - một tải trọng đáng kể phải được phản ứng liên tục qua ổ trục vào vỏ. Vòng bi tiếp xúc góc hai hàng ở vị trí trục này giúp loại bỏ sự cần thiết của vòng chặn riêng biệt hoặc vòng bi bổ sung, giảm cả số lượng bộ phận và vỏ tổng thể của hộp số.
Hộp số đẩy hàng hải, hộp số chính tuabin gió, bộ truyền động kéo đầu máy và hộp số máy trộn công nghiệp lớn đều là những ứng dụng trong đó vòng bi tiếp xúc góc hai hàng cung cấp chức năng xử lý tải kết hợp này tại các vị trí trục quan trọng đối với độ tin cậy của hệ thống.
Máy bơm ly tâm và máy nén tạo ra lực đẩy dọc trục đáng kể trên trục bánh công tác do sự chênh lệch áp suất giữa bánh công tác. Trong máy bơm ly tâm một tầng, lực đẩy dọc trục thường được hấp thụ bởi ổ đỡ lực đẩy chuyên dụng ở đầu không dẫn động của trục. Đối với máy bơm nhiều tầng hoặc máy nén cao áp, lực đẩy dọc trục này có thể đạt tới hàng chục kilonewton và có thể đảo hướng trong một số điều kiện vận hành nhất định - làm cho vòng bi tiếp xúc góc hai hàng trở thành loại vòng bi thích hợp cho vị trí này.
Những ưu điểm chính trong ứng dụng máy bơm và máy nén bao gồm:
Tua bin gió đưa ra một loạt thách thức về ổ trục do sự kết hợp của tốc độ quay chậm, tải rất cao, hướng tải đảo ngược và nhu cầu sử dụng hàng thập kỷ không cần bảo trì. Vòng bi lăn tiếp xúc góc hai hàng được sử dụng rộng rãi trong hai hệ thống con tuabin gió quan trọng: ổ trục cánh cánh và ổ trục ngáp.
Mỗi cánh rôto được kết nối với trục thông qua một ổ trục cho phép cánh quay quanh trục dọc của nó, điều chỉnh góc nghiêng của cánh quạt để kiểm soát công suất đầu ra và bảo vệ tuabin khi có gió lớn. Vòng bi phải chịu toàn bộ trọng lượng của lưỡi dao (có thể vượt quá 20 tấn cho lưỡi dài hơn 60 mét ) dưới dạng tải hướng tâm/mômen đồng thời điều chỉnh lực đẩy khí động học dọc trục và cho phép xoay có kiểm soát để điều chỉnh bước.
Vòng bi xoay tiếp xúc góc hai dãy — về cơ bản là phiên bản có đường kính lớn (1,5 đến 3 mét) của nguyên lý tiếp xúc góc hai dãy — là giải pháp tiêu chuẩn cho ứng dụng này. Độ cứng mô men của chúng ngăn cản độ nghiêng của cánh khi chịu tải không đối xứng trong khi khả năng chịu lực dọc trục của chúng xử lý được lực đẩy của gió.
Vòng bi xoay kết nối vỏ bọc (vỏ chứa máy phát điện và hệ thống truyền động) với tháp, cho phép toàn bộ vỏ bọc quay và theo dõi các hướng gió thay đổi. Vòng bi có đường kính lớn này - thường Đường kính 2 đến 4 mét trên các tuabin quy mô tiện ích - phải hỗ trợ toàn bộ trọng lượng của cụm vỏ và rôto (thường là 100 tấn trở lên) đồng thời chống lại mômen lật do tải trọng gió và cho phép quay chậm, có kiểm soát được điều khiển bởi động cơ truyền động ngáp. Cấu hình tiếp xúc góc hai hàng cung cấp sự kết hợp cần thiết giữa khả năng chịu tải hướng tâm, hướng trục và mô men trong một cấu trúc vòng bi tích hợp duy nhất.
Trong kỹ thuật hàng không vũ trụ, trọng lượng, độ tin cậy và mật độ hiệu suất là điều quan trọng nhất — và vòng bi tiếp xúc góc hai hàng đáp ứng được cả ba điều này. Việc sử dụng chúng bao gồm các phụ kiện động cơ máy bay, bộ truyền động điều khiển chuyến bay, điểm xoay thiết bị hạ cánh, các bộ phận đầu cánh quạt máy bay trực thăng và hệ thống chống rung của hệ thống dẫn đường tên lửa.
Hộp số phụ kiện động cơ máy bay, dẫn động bơm thủy lực, bơm nhiên liệu, máy phát điện và bơm hút dầu từ lõi động cơ, chủ yếu dựa vào vòng bi tiếp xúc góc hai hàng trên trục bánh răng của chúng. Những vòng bi này phải hoạt động đáng tin cậy trong phạm vi nhiệt độ khắc nghiệt - từ -54°C khi di chuyển ở độ cao lớn đến hơn 150°C trong môi trường dầu hộp số - trong khi xử lý toàn bộ phạm vi tải lưới bánh răng kết hợp.
Trong các cơ cấu truyền động điều khiển chuyến bay, trong đó sự truyền động bề mặt tạo ra tải trọng trục hai chiều trên cụm vít bi và thanh truyền động, vòng bi tiếp xúc góc hai hàng cung cấp độ cứng trục cần thiết để giảm thiểu lỗi vị trí bề mặt điều khiển khi chịu tải - một yêu cầu quan trọng về an toàn trong hệ thống điều khiển chuyến bay chính.
Thiết bị xây dựng và khai thác mỏ hạng nặng hoạt động trong điều kiện sốc và quá tải nghiêm trọng có thể nhanh chóng phá hủy các loại vòng bi nhẹ hơn. Vòng bi côn tiếp xúc góc hai hàng được sử dụng rộng rãi trong các môi trường này vì sự tiếp xúc đường thẳng của chúng giữa các con lăn côn và mương mang lại khả năng chịu tải sốc cao hơn đáng kể so với vòng bi có kích thước tương đương .
Các ứng dụng cụ thể bao gồm:
Trong kỹ thuật ô tô, vòng bi tiếp xúc góc hai hàng là loại vòng bi tiêu chuẩn cho trục bánh trước trên ô tô khách và xe thương mại hạng nhẹ. Ổ trục bánh trước phải đồng thời hỗ trợ trọng lượng xe (hướng tâm), lực vào cua (trục và mômen) và lực phanh (trục) - tất cả đều quay ở tốc độ tương ứng với việc lái xe trên đường cao tốc và duy trì toàn bộ thời gian sử dụng của xe mà không cần thay thế.
Các bộ phận vòng bi trục bánh xe hiện đại (HBU — Bộ vòng bi trung tâm thế hệ 1, 2 và 3) tích hợp vòng bi tiếp xúc góc hai hàng với mặt bích trục bánh xe, vòng cảm biến ABS và đôi khi là giao diện khớp CV thành một cụm kín duy nhất, không cần bảo trì. Các thiết bị này được thiết kế cho tuổi thọ sử dụng từ 200.000 km trở lên và được thiết kế để hoạt động mà không cần bất kỳ dịch vụ bôi trơn nào trong suốt thời gian hoạt động của chúng.
Trong các phương tiện thương mại hạng nặng - xe tải, xe buýt và thiết bị xây dựng - vòng bi bánh xe tiếp xúc góc hai hàng dựa trên con lăn hình côn vẫn phổ biến, đặc biệt ở các vị trí trục dẫn động, nơi tải trọng hướng tâm, trục và mô men kết hợp nghiêm trọng hơn so với các điều kiện xe khách thông thường. Các bộ phận này yêu cầu kiểm tra định kỳ và điều chỉnh lại tải trước, không giống như các bộ phận ô tô kín.
Việc chọn loại vòng bi phù hợp đòi hỏi phải hiểu rõ so sánh vòng bi tiếp xúc góc hai hàng với các lựa chọn thay thế đối với yêu cầu về tốc độ và tải trọng của một ứng dụng nhất định.
| Loại ổ trục | Khả năng chịu tải xuyên tâm | Tải trọng trục (Cả hai hướng) | Khả năng chịu tải thời điểm | Khả năng tốc độ | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|---|---|
| Liên hệ góc đôi hàng (Bóng) | Cao | Cao | Tốt | Rất cao | Trục máy công cụ, trục bánh xe |
| Con lăn côn đôi hàng | Rất cao | Rất cao | Tuyệt vời | Trung bình | Máy cán, hộp số, trục nặng |
| Bóng rãnh sâu một hàng | Trung bình | Thấp | Nghèo | Rất cao | Động cơ điện, giá đỡ trục đèn |
| Con lăn hình trụ (Hàng đơn) | Rất cao | Không có (trục tự do) | Nghèo | Cao | Cao-speed spindles, floating shaft positions |
| Con lăn hình cầu | Rất cao | Trung bình (both directions) | Trung bình (self-aligning) | Trung bình | Bộ truyền động băng tải, quạt, trục lệch |
| Liên hệ góc hàng đơn được ghép nối | Cao | Cao | Tốt to Excellent | Cao | Trục xoay nơi cần điều chỉnh tải trước |
Điểm khác biệt chính của ổ trục tiếp xúc góc hai hàng là nó chịu được cả ba loại tải trọng — hướng tâm, hướng trục hai chiều và mômen — trong một đơn vị có vỏ bọc trục nhỏ gọn. Trong trường hợp ổ lăn hình trụ yêu cầu ổ đỡ lực đẩy bổ sung bên cạnh nó và khi hai ổ trục tiếp xúc góc một hàng yêu cầu cài đặt tải trước cẩn thận và không gian trục bổ sung, thì đơn vị hàng đôi đạt được hiệu suất tải kết hợp tương đương hoặc vượt trội với ít bộ phận hơn và lắp đặt đơn giản hơn.
Khi chọn vòng bi tiếp xúc góc hai hàng cho một ứng dụng cụ thể, các kỹ sư sẽ đánh giá một số thông số phụ thuộc lẫn nhau để đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất sử dụng phù hợp.
Góc tiếp xúc là thông số thiết kế cơ bản nhất. Góc tiếp xúc tiêu chuẩn cho vòng bi tiếp xúc góc hai dãy thường là 25°, 30° hoặc 40° . Góc 25° cung cấp khả năng tốc độ cao hơn và độ cứng dọc trục thấp hơn — thích hợp cho trục chính máy công cụ có tốc độ cao nhưng tải trọng dọc trục vừa phải. Góc 40° cung cấp khả năng chịu tải dọc trục cao hơn và độ cứng cao hơn với chi phí giảm tốc độ — thích hợp cho các ứng dụng quay chậm chịu tải nặng như hệ thống định vị máy cán.
Vòng bi tiếp xúc góc hai hàng thường được cung cấp một tải trước bên trong xác định - một lực nén nhẹ tác dụng lên các phần tử lăn giúp loại bỏ tất cả khe hở bên trong và tăng độ cứng của ổ trục. Các mức tải trước được phân loại là nhẹ (C), trung bình (CA) hoặc nặng (CB), với tải trước nặng hơn làm tăng độ cứng nhưng cũng làm tăng khả năng sinh nhiệt và giảm khả năng tốc độ. Đối với trục chính của máy công cụ, tải trước trung bình là phổ biến nhất , cung cấp độ cứng cần thiết cho độ chính xác về kích thước mà không tích tụ nhiệt quá mức ở tốc độ vận hành.
Việc lựa chọn ổ trục cho một ứng dụng cụ thể bắt đầu bằng việc tính toán tải trọng động tương đương P của ổ trục từ lực hướng tâm thực tế Fr và lực dọc trục Fa, sử dụng công thức P = X·Fr Y·Fa, trong đó X và Y là hệ số tải phụ thuộc vào góc tiếp xúc và tỷ lệ Fa/Fr. Sau đó, tải tương đương này được sử dụng với xếp hạng tải trọng động C của ổ trục để tính tuổi thọ sử dụng L10 - tuổi thọ (tính bằng triệu vòng quay hoặc số giờ vận hành) mà 90% tổng số vòng bi giống hệt nhau sẽ đạt được hoặc vượt quá.
Đối với hầu hết các ứng dụng công nghiệp, tối thiểu Tuổi thọ L10 từ 20.000 đến 50.000 giờ được nhắm mục tiêu vào điều kiện hoạt động; các ứng dụng quan trọng như cổ cuộn của nhà máy thép và thiết bị phát điện thường nhắm đến tuổi thọ L10 vượt quá 100.000 giờ, thúc đẩy việc lựa chọn vòng bi hai hàng có đường kính lớn, công suất cao với giới hạn an toàn rộng rãi theo định mức tải động.
Phương pháp bôi trơn và lựa chọn chất bôi trơn cho vòng bi tiếp xúc góc hai hàng phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ, tải trọng, nhiệt độ và khả năng tiếp cận bảo trì của ứng dụng. Ba phương pháp bôi trơn chính là:
Việc lắp đặt đúng là rất quan trọng để đạt được tuổi thọ định mức của vòng bi tiếp xúc góc hai dãy. Lắp đặt kém - đặc biệt là dung sai lắp không chính xác, tải trước không đủ hoặc lắp sai - là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ra hỏng hóc sớm trong quá trình sử dụng.
Các yêu cầu cài đặt chính bao gồm:
Trong dịch vụ, vòng bi lăn tiếp xúc góc hai dãy cung cấp một số chỉ báo có thể phát hiện được khi chúng sắp hết thời gian sử dụng hoặc gặp điều kiện hoạt động bất thường. Việc giám sát tình trạng của các vòng bi này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng mà thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến gây tốn kém.
Việc thay thế theo kế hoạch ở hoặc trước tuổi thọ L10 đã tính toán — kết hợp với giám sát tình trạng thường xuyên — là chiến lược bảo trì hiệu quả nhất về mặt chi phí cho vòng bi tiếp xúc góc hai hàng trong các ứng dụng quan trọng trong đó chi phí cho thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch vượt quá đáng kể chi phí của chính vòng bi.