Vòng bi cầu: Loại, ứng dụng và bảo trì

1. Giới thiệu

Tổng quan ngắn gọn về vòng bi tang trống và tầm quan trọng của chúng trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Vòng bi cầu (SRB) là thành phần cơ bản của máy quay trong vô số ngành công nghiệp, đóng vai trò là những anh hùng thầm lặng giúp chuyển động trong những điều kiện khắc nghiệt nhất. Không giống như các ổ lăn khác, SRB được thiết kế độc đáo để chịu tải nặng đồng thời chịu được độ lệch góc của trục so với vỏ.

Thiết kế bên trong của chúng có hai hàng hình thùng con lăn hình cầu hoạt động trong một đường đua vòng ngoài hình cầu chung. Điều này cho phép cụm vòng trong và con lăn “nổi” hoặc xoay tự do, bù cho độ lệch trục hoặc lỗi lắp đặt mà không tạo ra ứng suất bên trong dẫn đến hỏng hóc sớm.

Tầm quan trọng của những vòng bi này không thể được phóng đại. Từ những hoạt động lớn liên tục trong khai thác mỏ và sản xuất xi măng với độ chính xác cần thiết trong hiện đại tua bin gió , SRB đảm bảo hoạt động liên tục, đáng tin cậy, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và tối đa hóa năng suất.

Tại sao vòng bi tang trống lại cần thiết cho các ứng dụng chịu tải nặng.

Các ứng dụng hạng nặng được đặc trưng bởi sự kết hợp của các yếu tố thách thức: cao tải xuyên tâm , đáng kể tải dọc trục , tiềm năng độ lệch trục và thường xuyên tiếp xúc với rung động hoặc tải sốc . Các loại vòng bi tiêu chuẩn thường bị hỏng nhanh chóng dưới những ứng suất tổng hợp này.

Vòng bi cầu rất cần thiết cho những môi trường đòi hỏi khắt khe này do hai đặc điểm chính:

Khả năng chịu tải vượt trội: Các con lăn lớn, đối xứng và hình dạng của mương mang lại diện tích tiếp xúc lớn, cho phép chúng hỗ trợ tải trọng tĩnh và động cao hơn đáng kể so với ổ bi rãnh sâu hoặc thậm chí cả ổ đũa hình trụ có cùng kích thước.
Khả năng tự liên kết: Đây được cho là tính năng quan trọng nhất của họ. Trong máy móc hạng nặng, khó đạt được và duy trì sự căn chỉnh hoàn hảo do độ đàn hồi của cấu trúc, độ giãn nở nhiệt và dung sai lắp ráp. SRB thường có thể xử lý độ lệch lên tới 1,5 đến 2,5, giúp ngăn ngừa hiện tượng kẹt vòng bi và hỏng hóc nghiêm trọng.

SRB là sự lựa chọn tối ưu trong đó khả năng chịu tải cao và khả năng vận hành đáng tin cậy bất chấp độ lệch là những yêu cầu không thể thương lượng.

So sánh với các vòng bi lăn thông thường khác

Để minh họa giá trị của chúng trong bối cảnh tải nặng, dưới đây là so sánh nêu bật các thuộc tính chính của Vòng bi cầu so với các loại vòng bi thông thường khác:

Loại ổ trục	Hướng tải chính	Khả năng điều chỉnh sai	Khả năng tải tương đối	Ứng dụng điển hình
Con lăn hình cầu	Hướng trục cao và trung bình	Tuyệt vời (Tự căn chỉnh)	Rất cao	Băng tải, máy nghiền, tua bin gió
Con lăn hình trụ	Chỉ xuyên tâm cao	Rất hạn chế	Cao	Hộp số, Động cơ điện
Con lăn côn	Cao Radial & High Axial	bị giới hạn	Cao	Bánh xe ô tô, trục máy công cụ

2. Vòng bi cầu là gì?

Định nghĩa và cấu tạo cơ bản của ổ tang trống.

A Vòng bi cầu (SRB) là một ổ trục con lăn hoạt động bằng cách sử dụng các con lăn hình thùng thành hai hàng, chạy trên một đường lăn chung hình cầu lõm bên ngoài và hai đường lăn vòng trong. Hình học bên trong độc đáo này là cốt lõi của đặc tính xác định của nó: tự sắp xếp khả năng.

Thiết kế cho phép cụm vòng trong (bao gồm các con lăn và vòng cách) xoay tự do bên trong vòng ngoài, bù đắp hiệu quả cho độ lệch góc giữa trục và vỏ. SRB được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng yêu cầu khả năng chịu tải xuyên tâm cao , vừa phải khả năng chịu tải dọc trục và khả năng miễn nhiễm với các vấn đề căn chỉnh do dung sai chế tạo, lỗi lắp đặt hoặc độ lệch trục khi chịu tải.

Các bộ phận chính: vòng trong, vòng ngoài, con lăn hình cầu và lồng.

Vòng bi cầu bao gồm bốn thành phần thiết yếu hoạt động phối hợp để xử lý tải nặng và độ lệch:

Vòng ngoài: Có một đường dẫn hình cầu lõm đơn, liên tục. Điều này cho phép bộ phận bên trong nghiêng hoặc xoay, cung cấp tính năng tự căn chỉnh.
Vòng trong: Có hai mương được ngăn cách bởi một đường gân ở giữa. Những mương này hướng dẫn và hỗ trợ hai hàng con lăn. Thiết kế của vòng này rất quan trọng để xác định khả năng chịu tải và giới hạn tốc độ của ổ trục.
Con lăn hình cầu: Đây là những phần tử lăn, thường đối xứng và có hình thùng. Chúng được sắp xếp thành hai hàng riêng biệt và tạo ra một diện tích tiếp xúc lớn với các đường mương của vòng trong và vòng ngoài, giúp mang lại khả năng chịu tải đặc biệt của ổ trục.
Cái lồng: Chức năng chính của lồng là duy trì khoảng cách chính xác giữa các con lăn và dẫn hướng chúng trong quá trình quay. Nó cũng ngăn chặn các con lăn rơi ra trong quá trình lắp đặt và tạo điều kiện phân phối dầu bôi trơn thích hợp. Vòng cách thường được làm từ thép dập, đồng thau gia công hoặc polyamit cường độ cao, tùy thuộc vào yêu cầu về tốc độ, độ rung và nhiệt độ của ứng dụng.

Chúng khác với các loại vòng bi lăn khác như thế nào (ví dụ: hình trụ, hình côn).

SRB được phân biệt với các loại ổ lăn khác chủ yếu bởi chúng thiết kế hình học và the resulting đặc tính hiệu suất :

tính năng	Vòng bi cầu (SRB)	Vòng bi lăn hình trụ (CRB)	Vòng bi côn (TRB)
Hình dạng con lăn	Đối xứng, hình thùng	Thẳng, hình trụ	Hình nón (Tapered)
Đường đua bên ngoài	Đơn, hình cầu (Lõm)	Thẳng, hình trụ	Hình nón (Tapered)
Comp sai lệch.	Cao/Excellent (Tự căn chỉnh)	Không có/Rất hạn chế	bị giới hạn
Khả năng chịu tải xuyên tâm	Rất cao	Cao	Cao
Khả năng chịu tải dọc trục	Trung bình (Hai chiều)	Không có (Yêu cầu ổ đỡ lực đẩy riêng)	Cao (Uni-directional, typically)
Nguyên tắc sử dụng	Tải nặng, trục lệch	Tải xuyên tâm thuần túy, tốc độ cao	Tải trọng kết hợp, độ cứng cao

Tính năng tự điều chỉnh của SRB là điểm khác biệt chính, cho phép nó hoạt động thành công ở những nơi CRB và TRB sẽ gặp áp lực bên trong cao và nhanh chóng hư hỏng do sai lệch không thể tránh khỏi.

3. Các loại vòng bi cầu

Vòng bi cầu được phân loại dựa trên kết cấu bên trong của chúng, cụ thể là vật liệu lồng và the số hàng con lăn . Loại cụ thể được chọn cho một ứng dụng phụ thuộc nhiều vào điều kiện vận hành, bao gồm tốc độ, nhiệt độ, mức độ rung và khoảng thời gian bảo trì cần thiết.

Dựa trên thiết kế lồng

Vòng cách là bộ phận quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ cho phép và độ ổn định vận hành của ổ trục, đặc biệt là khi có độ rung cao hoặc tăng tốc nhanh.

Vòng cách bằng đồng được gia công (M/MB):
- Ưu điểm: Cung cấp sức mạnh, độ bền và khả năng chống mài mòn vượt trội, khiến chúng trở nên lý tưởng cho nhiệt độ cao hoạt động, độ rung cao môi trường và các ứng dụng đòi hỏi tính đếnàn vẹn của ổ trục chắc chắn. Chúng cũng có khả năng kháng tốt với một số hóa chất.
- Nhược điểm: Thông thường đắt hơn và có khối lượng quay nặng hơn một chút so với các lồng khác.
Lồng thép (J/C):
- Ưu điểm: Tiết kiệm chi phí và có sẵn rộng rãi. Vòng cách bằng thép dập có trọng lượng nhẹ và phù hợp với hầu hết các ứng dụng công nghiệp tiêu chuẩn cũng như hoạt động ở tốc độ cao hơn trong đó điều kiện vận hành không quá khắc nghiệt.
- Nhược điểm: Khả năng chống va đập và nhiệt độ cao kém hơn so với lồng bằng đồng.
Lồng polyamit ( P ):
- Ưu điểm: Cực kỳ nhẹ, dẫn đến quán tính rất thấp. Điều này làm cho chúng trở nên tuyệt vời cho tốc độ cao các ứng dụng mà ma sát và sinh nhiệt phải được giảm thiểu. Chúng cũng có khả năng chống ăn mòn.
- Nhược điểm: bị giới hạn by temperature (usually restricted to operations below 120 or 250 and can be susceptible to damage from certain aggressive lubricating agents or solvents.

Dựa trên hàng lăn

SRB được thiết kế chủ yếu với hai hàng, nhưng các biến thể một hàng tồn tại cho các mục đích chuyên biệt.

Vòng bi cầu một dãy (Ứng dụng cụ thể, ít phổ biến hơn):
- Mặc dù ít phổ biến hơn so với các thiết kế hàng đôi, nhưng thiết kế một hàng được sử dụng trong các ứng dụng cụ thể trong đó thành phần tải trọng trục là tối thiểu hoặc cần thiết kế nhỏ gọn hơn.
- Chúng vẫn cung cấp khả năng tự căn chỉnh nhưng thường có khả năng chịu tải tổng thể thấp hơn so với thiết kế hai hàng.
Vòng bi lăn hình cầu đôi hàng (Loại phổ biến nhất):
- Đây là cấu hình tiêu chuẩn và được sử dụng rộng rãi nhất.
- Hai hàng con lăn làm tăng đáng kể khả năng chịu tải xuyên tâm và provide a balanced distribution of tải dọc trục theo cả hai hướng.
- Thiết kế chắc chắn của chúng là nền tảng cho việc sử dụng chúng trong các máy móc hạng nặng, nơi phổ biến các vấn đề về tải trọng kết hợp và căn chỉnh.

Vòng bi cầu kín và mở

Sự khác biệt giữa vòng bi kín và vòng bi mở xoay quanh việc bảo trì và bảo vệ môi trường.

Vòng bi lăn hình cầu mở:
- Ưu điểm: Cho phép tái bôi trơn (nếu cần) và thường đáp ứng tốc độ cao hơn do ma sát từ phốt ít hơn. Chúng rất cần thiết trong các ứng dụng mà ổ trục phải được bôi trơn bằng hệ thống bôi trơn trung tâm của máy (tắm dầu hoặc dầu tuần hoàn).
- Nhược điểm: Cần có bộ phận bịt kín bên ngoài trong vỏ máy và dễ bị nhiễm bẩn do bụi, nước hoặc mảnh vụn, điều này có thể làm giảm đáng kể tuổi thọ vòng bi.
Vòng bi lăn hình cầu kín:
- Ưu điểm: Bôi trơn trước với lượng dầu mỡ được đo chính xác và được trang bị phớt tiếp xúc hoặc không tiếp xúc. Điều này bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi các chất gây ô nhiễm và giữ lại chất bôi trơn, dẫn đến giải pháp “lắp và quên” giúp giảm chi phí và thời gian bảo trì.
- Nhược điểm: Nhiệt độ và tốc độ vận hành tối đa thường thấp hơn so với loại hở do nhiệt sinh ra do ma sát của phớt. Việc bôi trơn lại thường khó hoặc không thể thực hiện được sau khi lắp đặt.

4. Ưu điểm của vòng bi cầu

Vòng bi cầu (SRB) được đánh giá cao trong kỹ thuật công nghiệp do thiết kế chắc chắn, mang lại cho chúng những lợi thế về hiệu suất khác biệt so với nhiều loại vòng bi khác, đặc biệt là trong môi trường chịu tải nặng.

Bồi thường sai lệch

Khả năng xử lý sai lệch là đặc điểm nổi bật của thiết kế SRB.

Khả năng xử lý sai lệch góc giữa trục và gối đỡ: SRB về bản chất là tự sắp xếp . Thiết kế của họ, bao gồm hai hàng con lăn chạy trên một đường lăn hình cầu duy nhất ở vòng ngoài, cho phép vòng trong và cụm con lăn xoay hoặc xoay một cách tự do. Tính năng bên trong này bù đắp cho độ lệch góc tĩnh hoặc động. Khả năng điều chỉnh sai lệch điển hình dao động từ 1,5 độ đến 2,5 độ, tùy thuộc vào loại vòng bi cụ thể và điều kiện tải.
Tại sao điều này lại quan trọng trong máy móc hạng nặng: Sự liên kết hoàn hảo gần như không thể duy trì được trong các thiết bị nặng, quy mô lớn. Sự sai lệch có thể phát sinh từ:
- Lỗi cài đặt (ví dụ: trục không song song hoàn hảo).
- Độ lệch trục dưới tải cực lớn.
- Biến dạng của vỏ máy hoặc khung đế do bề mặt không bằng phẳng hoặc giãn nở vì nhiệt.
  Nếu ổ trục không tự cân bằng bị lệch trục, ứng suất bên trong tập trung vào các cạnh của con lăn, dẫn đến mài mòn nhanh chóng và hỏng vòng bi sớm . SRB loại bỏ những ứng suất có hại bên trong này, cải thiện đáng kể tuổi thọ và độ tin cậy.

Khả năng chịu tải cao

SRB được thiết kế để mang một số tải nặng nhất trong các ứng dụng công nghiệp.

Có khả năng chịu tải trọng hướng tâm và hướng trục nặng: SRB sử dụng số lượng lớn các con lăn dài, đối xứng, mang lại diện tích tiếp xúc hiệu quả lớn hơn đáng kể giữa các con lăn và mương. Điều này giúp chúng có thể chịu được tải xuyên tâm đặc biệt cao và moderate tải trọng trục hai chiều .
Giải thích về xếp hạng tải (động và tĩnh):
- Xếp hạng tải động: Xếp hạng này xác định dự kiến của ổ trục cuộc sống mệt mỏi dưới tải trọng dao động hoặc quay. Chỉ số động học cao cho thấy ổ trục có thể chịu tải nặng trong thời gian dài sử dụng.
- Xếp hạng tải tĩnh: Định mức này là tải trọng tối đa mà ổ trục có thể chịu được khi đứng yên trước khi xảy ra biến dạng dẻo vĩnh viễn trên bề mặt lăn. Xếp hạng tĩnh cao là rất quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến đáng kể tải sốc hoặc very slow oscillations.

Độ bền và tuổi thọ dài

Bản chất mạnh mẽ của SRB chuyển trực tiếp sang thời gian hoạt động kéo dài.

Kết cấu và vật liệu chắc chắn: SRB được sản xuất từ thép chịu lực chất lượng cao, có độ tinh khiết cao, thường được tăng cường bằng quy trình xử lý nhiệt. Thiết kế chắc chắn của lồng và mặt cắt ngang lớn của con lăn đảm bảo độ ổn định cơ học và khả năng chống chịu tải va đập và rung động lớn.
Các yếu tố ảnh hưởng tới tuổi thọ vòng bi: Tính toán đánh giá cuộc sống được điều chỉnh bởi tải trọng động cơ bản và tải trọng động tương đương được áp dụng. Các yếu tố vận hành chính giúp tối đa hóa tuổi thọ dịch vụ bao gồm:
- Bôi trơn thích hợp (đúng chủng loại và số lượng).
- Niêm phong hiệu quả (ngăn chặn sự xâm nhập của chất gây ô nhiễm).
- Duy trì nhiệt độ hoạt động trong giới hạn thiết kế.

Giảm ma sát

Thiết kế tối ưu đã dẫn đến hiệu quả hoạt động được cải thiện.

Thiết kế con lăn và mương được tối ưu hóa: SRB hiện đại có cấu hình con lăn được tối ưu hóa và các bề mặt dẫn hướng bên trong để đảm bảo các con lăn vào và ra khỏi vùng tải một cách hiệu quả và di chuyển trơn tru. Sự tối ưu hóa này giảm thiểu ma sát trượt giữa các đầu con lăn và các gân vòng trong.
Lợi ích của ma sát thấp hơn: Giảm ma sát dẫn đến một số lợi thế vận hành:
- Nhiệt độ hoạt động thấp hơn: Sinh nhiệt ít hơn có nghĩa là chất bôi trơn tồn tại lâu hơn và giảm nguy cơ hư hỏng do nhiệt.
- Giảm tiêu thụ điện năng: Máy cần ít năng lượng hơn để vượt qua sức cản bên trong.
- Caoer permissible speeds cho một tải nhất định.

5. Ứng dụng của Vòng bi cầu

Sự kết hợp độc đáo giữa khả năng chịu tải cao và khả năng tự căn chỉnh làm cho vòng bi tang trống (SRB) không thể thiếu trong các ngành công nghiệp nặng, nơi máy móc hoạt động dưới áp lực, độ rung và độ lệch nghiêm trọng.

Máy móc hạng nặng

SRB là lựa chọn ưu tiên cho máy móc phải chịu được hoạt động liên tục, chịu tác động cao trong môi trường đầy thách thức.

Ví dụ: thiết bị xây dựng, máy khai thác mỏ, máy nông nghiệp:
- Máy khai thác mỏ: Được sử dụng rộng rãi trong máy nghiền , lớn màn hình rung và ròng rọc băng tải . Các ứng dụng này liên quan đến tải trọng sốc cực lớn, ô nhiễm bụi nặng và sai lệch thường xuyên, tất cả các điều kiện mà khả năng phục hồi của SRB là cần thiết.
- Thiết bị xây dựng: Được tìm thấy trong các bộ phận quay chính của xe hạng nặng máy xúc và xe lăn đường (máy nén), đảm bảo truyền tải điện đáng tin cậy dù địa hình không bằng phẳng và lực động.
- Máy nông nghiệp: Áp dụng nặng máy gặt và máy kéo nơi các trục thường bị ô nhiễm, độ ẩm và tải trọng cao từ điều kiện hiện trường gồ ghề.

Hộp số công nghiệp

SRB đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tính toàn vẹn và hiệu quả của hệ thống truyền tải điện.

Trục và bánh răng đỡ trong hộp số: Hộp số trong máy trộn, máy đùn và dây chuyền sản xuất công nghiệp thường truyền mô-men xoắn và công suất lớn, dẫn đến tải trọng lớn lên các trục đỡ. SRB được sử dụng để hỗ trợ trung gian và trục đầu ra , hấp thụ các lực hướng tâm đáng kể này trong khi xử lý độ lệch nhỏ có thể xảy ra trong vỏ bánh răng.

Tua bin gió

Trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, SRB rất quan trọng đối với độ tin cậy trong sản xuất năng lượng.

Vòng bi trục rôto chính: Đây là một trong những ứng dụng đòi hỏi khắt khe nhất đối với bất kỳ ổ trục nào. Trục chính của một tuabin gió lớn chịu tác dụng của lực rất lớn và thay đổi liên tục (lực đẩy, mô men xoắn và mômen uốn) từ gió. Vòng bi tang trống hai hàng lớn thường được sử dụng để đỡ trục rôto chính, đảm bảo độ tin cậy lâu dài dưới các tải trọng có độ mỏi cao và thay đổi này.

Máy đúc liên tục

Trong ngành sản xuất thép, vòng bi phải hoạt động trong môi trường có nhiệt độ cao, ẩm ướt và bị ô nhiễm.

Con lăn hỗ trợ trong sản xuất thép: Đúc liên tục bao gồm việc truyền thép nóng chảy hoặc bán nóng chảy qua các hàng dài con lăn hỗ trợ. SRB hỗ trợ các con lăn này phải hoạt động đáng tin cậy ở nhiệt độ cao trong khi tiếp xúc với nước làm mát, cặn và hơi nước. Khả năng bịt kín chắc chắn và khả năng xử lý cả tải và giãn nở nhiệt là rất quan trọng ở đây.

Công nghiệp giấy và bột giấy

Ngành công nghiệp này phụ thuộc vào máy móc hạng nặng, chuyển động nhanh, đòi hỏi các giải pháp vòng bi đáng tin cậy.

Máy móc nhà máy giấy: SRB thường được sử dụng trong phần ép ướt và the phần máy sấy của máy giấy. Đặc biệt, phần máy sấy yêu cầu các vòng bi có khả năng hoạt động tin cậy ở nhiệt độ cực cao và tốc độ cao, hỗ trợ các bình sấy cỡ lớn.

6. Cài đặt và bảo trì

Các quy trình lắp đặt phù hợp và bảo trì nghiêm ngặt là rất quan trọng để tối đa hóa tuổi thọ sử dụng và đạt được các tiêu chuẩn hiệu suất cao vốn có của vòng bi tang trống. Lỗi ở những khu vực này là nguyên nhân hàng đầu dẫn đến hỏng vòng bi sớm.

Kỹ thuật cài đặt thích hợp

Việc lắp đúng cách đảm bảo ổ trục hoạt động như dự định mà không bị ứng suất hoặc hư hỏng bên trong ban đầu.

Chuẩn bị trục và vỏ: Trước khi lắp đặt, cả cổ trục và lỗ thân vỏ phải được xử lý tỉ mỉ làm sạch và checked for dimensional accuracy, straightness, and surface finish. Any burrs, nicks, or foreign particles can compromise the fit and lead to early wear.
Phương pháp lắp đặt (thủy lực, nhiệt, cơ khí): SRB thường yêu cầu một khớp nối (khớp chặt) với trục để tránh bị leo. Ba phương pháp chính để gắn là:
- Gắn thủy lực: Phương pháp ưa thích cho vòng bi lớn. Việc phun dầu được sử dụng để tạo màng dầu giữa lỗ khoan và trục, màng dầu này tạm thời giãn nở lỗ ổ trục, cho phép nó trượt vào vị trí dễ dàng.
- Gắn nhiệt: Ổ trục được làm nóng (sử dụng bộ gia nhiệt cảm ứng hoặc bể dầu) để giãn nở vòng trong của nó, cho phép nó trượt vào trục. Phải cẩn thận không vượt quá nhiệt độ tối đa được khuyến nghị để tránh hư hỏng do luyện kim hoặc biến dạng lồng.
- Gắn cơ khí: Được sử dụng chủ yếu cho các vòng bi nhỏ hơn, liên quan đến việc sử dụng ống bọc, đai ốc và các công cụ cụ thể để truyền động vòng bi lên trục hoặc vào vỏ.
Tầm quan trọng của sự phù hợp chính xác: Đạt được sự đúng đắn giải phóng mặt bằng nội bộ và ensuring the bearing is mounted with the proper sự can thiệp phù hợp là tối quan trọng. Lắp không đúng có thể dẫn đến tải quá mức lên các con lăn (quá chặt) hoặc trượt/mòn trên trục (quá lỏng).

Bôi trơn

Bôi trơn separates the rolling elements and raceways, preventing metal-to-metal contact and minimizing friction and heat.

Lựa chọn chất bôi trơn phù hợp (mỡ hoặc dầu): Sự lựa chọn phụ thuộc vào môi trường hoạt động, tốc độ và nhiệt độ:
- Dầu mỡ: Phổ biến nhất. Một mục đích chung mỡ gốc lithium là tiêu chuẩn, nhưng các loại mỡ chuyên dụng (ví dụ: polyurea, canxi sulfonate) được sử dụng cho các ứng dụng nhiệt độ cao, áp suất cực cao hoặc tốc độ cao.
- Dầu: Được ưu tiên cho tốc độ rất cao, nhiệt độ cao hoặc trong máy móc lớn nơi ổ trục được tích hợp vào hệ thống dầu tuần hoàn cũng làm mát và lọc dầu.
Bôi trơn intervals and methods: Lịch trình bôi trơn phải được thiết lập dựa trên nhiệt độ vận hành, tốc độ (vòng/phút) và kích thước của ổ trục. Tái bôi trơn (thêm chất bôi trơn mới) phải xảy ra trước khi chất bôi trơn hiện có xuống cấp. Đối với dầu mỡ, phương pháp hiện đại liên quan đến việc tính toán số lượng và khoảng thời gian bôi trơn, thường sử dụng hệ thống bôi trơn tự động.

Giám sát tình trạng

Giám sát có hệ thống phát hiện các dấu hiệu sớm của sự cố, ngăn ngừa sự cố nghiêm trọng và cho phép bảo trì theo kế hoạch.

Phân tích rung động: Một công cụ chẩn đoán quan trọng. Kiểu rung quá mức hoặc thay đổi thường là dấu hiệu đầu tiên của khuyết tật (ví dụ: hư hỏng đường lăn, hư hỏng con lăn hoặc mòn lồng). Bằng cách phân tích phổ tần số, thành phần bị hư hỏng cụ thể thường có thể được xác định.
Giám sát nhiệt độ: Nhiệt độ vận hành cao hoặc tăng nhanh cho thấy ma sát quá mức, thường xảy ra do bôi trơn không đúng cách, quá tải hoặc khe hở bên trong không chính xác. Cảm biến nhiệt độ liên tục thường được sử dụng trong các thiết bị quan trọng.
Phân tích dầu (nếu có): Trong các hệ thống bôi trơn bằng dầu, việc phân tích định kỳ dầu để tìm chất gây ô nhiễm, hàm lượng nước và các hạt mài mòn kim loại (ferography) cung cấp cái nhìn sâu sắc về tình trạng của ổ trục và tình trạng của chất bôi trơn.

Khắc phục sự cố thường gặp

Việc xác định và giải quyết các vấn đề nhanh chóng sẽ ngăn ngừa thiệt hại nghiêm trọng và thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến.

Vòng bi bị hỏng sớm: Thường do lắp không đúng cách (dẫn đến quá tải), ô nhiễm (gây mỏi/rỗ bề mặt), hoặc bôi trơn không đủ (dẫn đến hao mòn và quá nóng).
Vấn đề về tiếng ồn và độ rung: Những điều này có thể xuất phát từ những lỗi nhỏ, chẳng hạn như biệt danh nhỏ trên đường đua, ngâm nước muối giả (hư hỏng do rung động khi đứng yên) hoặc đơn giản là sự cố với màng bôi trơn .
Nguyên nhân và giải pháp: Xử lý sự cố hiệu quả đòi hỏi dữ liệu từ giám sát tình trạng. Ví dụ, nếu phát hiện nhiệt độ cao, giải pháp có thể đơn giản là thêm chất bôi trơn; nếu phát hiện rung động quá mức ở một tần số cụ thể, giải pháp có thể là thay thế ổ trục bị hỏng.

7. Chọn Vòng bi cầu phù hợp

Lựa chọn vòng bi tang trống (SRB) thích hợp là một quy trình kỹ thuật quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy, hiệu quả và tuổi thọ của máy. Việc lựa chọn phải dựa trên sự phân tích kỹ lưỡng về tất cả các điều kiện vận hành và môi trường.

Yêu cầu tải

Ổ trục phải có khả năng duy trì các lực tổng hợp mà nó sẽ gặp phải mà không bị mỏi hoặc biến dạng sớm.

Xác định tải trọng hướng tâm và hướng trục: Bước đầu tiên là tính toán chính xác tải xuyên tâm (vuông góc với trục) và tải dọc trục (song song với trục) tác dụng lên ổ trục. Các lực này có thể là hằng số hoặc động (dao động).
Tính toán tải trọng tương đương của ổ trục: Vì SRB thường xử lý đồng thời cả tải hướng tâm và tải hướng trục, nên một giá trị duy nhất được gọi là tải trọng động tương đương phải được xác định. Giá trị này được sử dụng cùng với Xếp hạng tải trọng động cơ bản của ổ trục để tính tuổi thọ sử dụng lý thuyết.

Yêu cầu về tốc độ

Tốc độ ảnh hưởng đến cả nhu cầu ma sát và bôi trơn.

Xem xét tốc độ vận hành và ảnh hưởng của nó đến tuổi thọ vòng bi: Tốc độ quay liên tục ( RPM ) cho biết mức độ ma sát, nhiệt độ vận hành và phương pháp bôi trơn cần thiết (mỡ so với dầu). Mỗi ổ trục đều có một giới hạn tốc độ (dựa trên giới hạn cơ học) và tốc độ tham chiếu (dùng để tính toán nhiệt). Vận hành gần tốc độ giới hạn đòi hỏi lồng có độ chính xác cao và làm mát hiệu quả.

Nhiệt độ hoạt động

Nhiệt độ là yếu tố chính ảnh hưởng đến độ bền vật liệu và tính toàn vẹn của chất bôi trơn.

Lựa chọn vòng bi phù hợp với khoảng nhiệt độ vận hành: Nhiệt độ cao có thể làm giảm độ cứng và khả năng chịu tải của thép chịu lực. Để duy trì hoạt động ở nhiệt độ cao, vòng bi có thể yêu cầu đặc biệt ổn định nhiệt để đảm bảo sự ổn định kích thước. Hơn nữa, nhiệt độ vận hành tối đa thường quyết định việc lựa chọn vật liệu vòng cách (đồng thau hoặc thép thay vì polyamit) và loại chất bôi trơn được sử dụng.

Sai lệch

Yêu cầu này quyết định việc lựa chọn ổ lăn tang trống thay vì các loại ổ trục khác.

Xác định mức độ lệch mà ổ trục cần phải đáp ứng: Mặc dù SRB có khả năng tự điều chỉnh nhưng khả năng của chúng là hữu hạn. Độ lệch góc dự kiến tối đa do độ lệch trục hoặc các khiếm khuyết của vỏ phải được định lượng. Nếu mức bù yêu cầu vượt quá khả năng của ổ trục thì có thể cần phải thiết kế lại trục hoặc hệ thống vỏ.

Kích thước và kích thước vòng bi

Sự phù hợp về thể chất bên trong máy là điều tối quan trọng.

Lựa chọn kích thước phù hợp dựa trên kích thước trục và vỏ: Vòng bi đường kính trong phải phù hợp với kích thước trục và đường kính ngoài và chiều rộng phải vừa với lỗ khoan của nhà ở. Chuỗi tiêu chuẩn hóa (ví dụ: 222, 232) xác định kích thước và khả năng chịu tải tương ứng với kích thước lỗ khoan, cho phép các kỹ sư chọn chuỗi kích thước phù hợp với không gian sẵn có và tải trọng yêu cầu.

Vật liệu lồng

Việc lựa chọn vật liệu lồng ảnh hưởng đến độ tin cậy trong các điều kiện đặc biệt.

Lựa chọn cuối cùng của lồng ( đồng thau gia công, thép dập hoặc polyamit ) dựa trên các yêu cầu cụ thể về tốc độ, độ ổn định nhiệt độ và khả năng chống rung hoặc sốc tần số cao, như được trình bày chi tiết trong Phần 3. Đồng thau gia công thường được ưu tiên cho các ứng dụng lớn, quan trọng dưới độ rung mạnh, trong khi polyamit vượt trội trong môi trường tốc độ cao, nhiệt độ thấp hơn.

8. Những đổi mới trong công nghệ vòng bi lăn hình cầu

Thị trường vòng bi tang trống (SRB) không ngừng phát triển, được thúc đẩy bởi nhu cầu về hiệu suất năng lượng cao hơn, tuổi thọ kéo dài và giám sát máy thông minh hơn trong môi trường công nghiệp ngày càng thách thức. Các nhà sản xuất tùy chỉnh đang đi đầu trong những đổi mới này.

Vật liệu tiên tiến

Những cải tiến trong khoa học vật liệu đang đẩy các giới hạn về hiệu suất ổ trục, đặc biệt là trong các ứng dụng chịu áp lực cao và nhiệt độ cao.

Thép có độ tinh khiết cao: Các nhà sản xuất hiện nay sử dụng thép sạch hơn, có độ tinh khiết cao hơn để làm vòng bi và con lăn. Hàm lượng tạp chất giảm sẽ giảm thiểu các khuyết tật, tăng đáng kể tuổi thọ mỏi của vật liệu và làm cho ổ trục có khả năng chống lại các hư hỏng do bề mặt tốt hơn.
Phương pháp xử lý và phủ bề mặt đặc biệt: Các lớp phủ, chẳng hạn như oxit đen hoặc lớp mạ crôm dày đặc, được áp dụng cho các bề mặt ổ trục. Các phương pháp xử lý này giúp tăng cường khả năng chống ăn mòn, mài mòn trượt và ảnh hưởng của sự xuống cấp chất bôi trơn ở nhiệt độ cao, thường gặp trong hộp số tuabin gió và con lăn đúc liên tục.
Thành phần gốm: Mặc dù không hoàn toàn bằng gốm, nhưng vòng bi lai có bi hoặc con lăn silicon nitride đôi khi được sử dụng trong các ứng dụng tốc độ cực cao hoặc khi cần cách ly điện vì chúng có mật độ thấp hơn và độ ổn định nhiệt vượt trội.

Giải pháp niêm phong cải tiến

Các vòng đệm rất quan trọng để ngăn chặn các chất gây ô nhiễm và chất bôi trơn lọt vào, ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của ổ trục, đặc biệt là trong môi trường bụi bặm hoặc ẩm ướt.

Con dấu tiếp xúc ma sát thấp: SRB kín hiện đại có các phớt tiếp xúc được thiết kế lại giúp giảm thiểu ma sát và sinh nhiệt, cho phép chúng hoạt động ở tốc độ cao hơn so với các thiết kế kín cũ.
Con dấu đa môi tích hợp: Những con dấu này được thiết kế với nhiều môi và đường dẫn mê cung để cung cấp khả năng loại trừ bụi mịn và hơi ẩm vượt trội, làm cho SRB kín một lựa chọn khả thi, không cần bảo trì cho các ứng dụng trước đây yêu cầu vòng bi hở có vòng đệm bên ngoài.
Rãnh giữ nâng cao: Thiết kế của rãnh giữ phốt bên trong vòng ngoài được tối ưu hóa để đảm bảo phốt vẫn ở đúng vị trí ngay cả khi có dao động nhiệt độ và độ rung cao.

Cảm biến tích hợp

Việc tích hợp công nghệ thông minh đang chuyển đổi việc bảo trì vòng bi từ phản ứng sang dự đoán.

Giám sát tình trạng tích hợp: Một số SRB tiên tiến hiện có sẵn với tính năng nhúng cảm biến vi mô có thể liên tục đo các thông số vận hành chính, chẳng hạn như nhiệt độ và rung động .
Truyền dữ liệu: Dữ liệu thời gian thực này có thể được truyền không dây hoặc qua dây cứng tới hệ thống giám sát của máy. Điều này cho phép người vận hành phát hiện ngay sự xuất hiện của lỗi, chủ động lên lịch bảo trì và tránh thời gian ngừng hoạt động thảm khốc của máy.
Quản lý bôi trơn thông minh: Cảm biến cũng có thể được sử dụng để giám sát chất lượng và số lượng chất bôi trơn, báo hiệu thời điểm chính xác để tái bôi trơn, từ đó tối ưu hóa khoảng thời gian bảo trì và giảm lãng phí chất bôi trơn.

Kết luận

Tóm tắt những lợi ích và ứng dụng chính của vòng bi tang trống.

Vòng bi cầu (SRB) nổi bật như ngựa làm việc hiệu suất cao của máy móc công nghiệp. Khả năng quản lý của họ tải trọng hướng tâm và hướng trục đặc biệt nặng đồng thời, kết hợp với sự độc đáo của họ tự sắp xếp capability (bù cho độ lệch trục), khiến chúng trở nên cần thiết để vận hành đáng tin cậy trong các ứng dụng có tải trọng nặng. Chúng là những thành phần quan trọng trong các ngành công nghiệp từ khai thác mỏ, construction, and pulp & paper to năng lượng gió và heavy hộp số công nghiệp .

Nhấn mạnh vào tầm quan trọng của việc lựa chọn, lắp đặt và bảo trì thích hợp.

Việc đạt được tuổi thọ và hiệu suất sử dụng dự kiến của ổ tang trống không chỉ là một chức năng của thiết kế chất lượng mà còn là sự thực hành kỹ thuật cần mẫn. Lựa chọn phù hợp dựa trên phân tích tải, tốc độ và nhiệt độ chính xác là điều tối quan trọng. Điều này phải được theo sau bởi kỹ thuật lắp đặt đúng —đặc biệt là đạt được sự phù hợp và liên kết đúng đắn—và có kỷ luật bảo trì liên tục , đặc biệt là thông qua bôi trơn tối ưu và giám sát tình trạng chủ động . Việc tuân thủ các bước này đảm bảo rằng ổ trục phát huy hết tiềm năng của nó, đảm bảo thời gian hoạt động của máy và hiệu quả vận hành.