Thiết kế và kỹ thuật

cốt lõi của Aubearing là khả năng hợp tác với khách hàng để theo đuổi các thiết kế và ứng dụng độc đáo, đồng thời cung cấp các giải pháp sáng tạo và tiết kiệm chi phí. Dựa trên nhiều năm kiến thức ứng dụng và thiết bị đo chính xác, đội ngũ kỹ sư của chúng tôi có hàng chục năm kinh nghiệm thực tiễn trong hàng trăm ứng dụng và ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm y tế , robot , thiết bị khai thác mỏ , thiết bị nông nghiệp , ô tô , xe máy , xe đạp , máy móc kỹ thuật, thiết bị san lấp mặt đất, lâm nghiệp, bao bì, thiết bị xử lý nước, thiết bị in ấn, v.v., cho phép họ tùy chỉnh thiết kế vòng bi và các giải pháp kỹ thuật tối ưu cho các ứng dụng cụ thể.

Cùng nhau, chúng ta có thể sản xuất ổ trục tốt nhất cho thông số kỹ thuật chính xác của bạn, thường có dung sai được đo bằng phần triệu inch. Chúng tôi mời bạn đến thăm cơ sở của chúng tôi và chúng tôi hoan nghênh cơ hội đến thăm cơ sở của bạn với nỗ lực cung cấp giải pháp cho mọi nhu cầu của bạn.

Phòng thí nghiệm công nghệ nội bộ của Aubear

Phòng thí nghiệm kỹ thuật của chúng tôi được trang bị các dụng cụ chính xác tiên tiến và phần mềm đánh giá tiên tiến (không giới hạn sử dụng bao gồm Solid Works, AutoCAD), có thể đánh giá nhanh chóng và hiệu quả các ứng dụng vòng bi. “Hệ thống phân tích vòng bi Aubear” độc đáo đánh giá vòng bi từ nhiều góc độ. Các kỹ sư thiết kế của chúng tôi tối ưu hóa cẩn thận cấu hình đường đua để tối đa hóa xếp hạng tải trọng, giới hạn tốc độ và tuổi thọ mỏi. Sự xem xét đặc biệt đã được dành cho “Thiết kế dành cho Sản xuất” để đảm bảo ứng suất dư tối ưu trên đường đua để mang lại hiệu suất vượt trội. Đồng thời, nhiều ứng dụng ở trong điều kiện bụi bặm và bị ô nhiễm nên phốt chịu lực cũng được coi là có tác dụng ngăn chặn ô nhiễm.

Tiết kiệm chi phí sản xuất

Khoảng 70% chi phí sản xuất vòng bi (chi phí vật liệu, chi phí dụng cụ và chi phí lắp ráp) được xác định bởi các quyết định thiết kế, trong khi 30% chi phí còn lại cấu thành các quyết định sản xuất như lập kế hoạch quy trình hoặc lựa chọn máy công cụ. Mục tiêu của chúng tôi là tối ưu hóa vòng bi tùy chỉnh để tiết kiệm chi phí trong sản xuất, lắp ráp và bảo trì trong khi vẫn duy trì chất lượng cao. Aubear có thể đề xuất kích thước vòng bi, con lăn, độ cứng, cấu hình bánh răng, v.v. và sản xuất các kích thước ổ trục từ 200mm ID đến 6,000mm OD để đáp ứng các yêu cầu của bạn về tải trọng, kích thước, góc quay và vòng đời.

Thuật ngữ và tính toán vòng bi mọi kỹ sư thiết kế nên biết

Vòng bi được tìm thấy trong hầu hết mọi cụm quay trong thiết bị và ứng dụng truyền tải điện. Chúng tạo ra chuyển động quay trơn tru và giảm ma sát và mài mòn. Khi được định cỡ và sử dụng đúng cách, hầu hết vòng bi sẽ hoạt động trong nhiều năm mà không cần thay thế.

Vòng bi quay là một thuật ngữ rộng bao gồm vòng bi trơn, vòng bi thủy tĩnh và thủy động lực, vòng bi từ tính và vòng bi lăn. Vòng bi lăn có thể được chia nhỏ hơn theo loại con lăn - bi, con lăn và con lăn kim. Mọi kỹ sư thiết kế cơ khí sử dụng ổ bi hoặc ổ lăn trong quá trình lắp ráp của họ đều phải làm quen với việc tính toán tuổi thọ ổ trục và tải trọng ổ trục. Kiến thức về những công thức cơ bản này sẽ giúp đảm bảo một thiết kế mạnh mẽ được tối ưu hóa cho tuổi thọ lâu dài.

Mang cuộc sống

Tuổi thọ ổ trục (L) được định nghĩa là số giờ ổ trục có thể chạy ở tốc độ không đổi nhất định trước khi nó xuất hiện các dấu hiệu mỏi đầu tiên ở vật liệu của vòng ổ trục hoặc bất kỳ bộ phận lăn nào.

Tuổi thọ định mức vòng bi (L10) là tuổi thọ tính bằng giờ ở tốc độ không đổi cụ thể mà 90% nhóm vòng bi có bề ngoài giống hệt nhau sẽ hoàn thành hoặc vượt quá. Tuổi thọ đánh giá cũng đề cập đến tuổi thọ của một ổ trục duy nhất có độ tin cậy 90%. Tuổi thọ định mức vòng bi đối với vòng bi hoạt động ở tốc độ không đổi cũng có thể được biểu thị bằng giờ và được gọi là L10h. Đơn vị đánh giá tuổi thọ là triệu vòng quay (106 vòng).

Xếp hạng tải trọng mang

Tải trọng ổ trục được thể hiện bằng các thuật ngữ khác nhau, mỗi thuật ngữ có một định nghĩa riêng. Tải trọng tĩnh đề cập đến tải trọng trên ổ trục không quay.

Xếp hạng tải trọng cơ bản (CB) là tải trọng không đổi được tính toán cho vòng bi tiếp xúc hướng tâm và góc. Đó là tải trọng mà một nhóm ổ trục có vẻ giống hệt nhau có thể chịu đựng được một triệu vòng quay của vòng trong trong khi vòng ngoài được giữ cố định. Đơn vị đánh giá tải trọng cơ bản là pound (lb) hoặc Newton (N).

Xếp hạng tải trọng tĩnh cơ bản (Co) là tải trọng hướng tâm trên ổ trục không quay tương ứng với ứng suất tiếp xúc được tính toán tại điểm tiếp xúc chịu tải nặng nhất giữa con lăn và mương tạo ra biến dạng vĩnh viễn toàn bộ của con lăn và mương bằng 0.0001 đường kính con lăn. Đơn vị để đánh giá tải trọng tĩnh cơ bản là pound (lb) hoặc Newton (N).

Tải tĩnh tương đương (Po) là tải tĩnh hướng tâm được tính toán. Nó được định nghĩa là tải trọng có thể gây ra biến dạng vĩnh viễn tổng cộng tương tự ở phần tiếp xúc của con lăn và mương chịu ứng suất nặng nhất giống như tải trọng xảy ra trong điều kiện tải thực tế. Đơn vị để đánh giá tải trọng tương đương tĩnh là pound (lb) hoặc Newton (N).

Định mức tải trọng động cơ bản (C) là tải trọng hướng tâm không đổi được tính toán mà một nhóm ổ trục có bề ngoài giống hệt nhau với vòng ngoài cố định có thể chịu được một triệu vòng quay của vòng trong theo thống kê. Đơn vị để đánh giá tải trọng động cơ bản là pound (lb) hoặc Newton (N).

Tải trọng động tương đương (P) là một trong những hệ số được sử dụng trong phương trình tuổi thọ ổ trục. Đó là tải trọng hướng tâm không đổi, giả định, có tác động đến tuổi thọ ổ trục giống như tải trọng xảy ra trong điều kiện tải thực tế. Đơn vị đánh giá tải trọng tương đương động là pound (lb) hoặc Newton (N).

Tính toán

Tuổi thọ ổ trục (L10) có thể được tính theo công thức sau. Các biến số cần thiết là tải trọng động cơ bản (C) và tải trọng động tương đương của ổ trục (P).

L ₁₀ = (C/P) ³

L ₁₀ = tuổi thọ định mức (10 ⁶ vòng/phút); C = tải trọng động định mức cơ bản (lb hoặc N); P = tải trọng tương đương động (lb hoặc N)

Để chuyển đổi từ vòng quay sang giờ chia cho tốc độ (vòng/phút).

L _{10 giờ} = (C/P) ³ x [(10 ⁶ vòng/phút) / (N vòng/phút x 60 phút/giờ)] = 16667/N x (C/P) ³

N = tốc độ (vòng/phút)

1. P = VF _r

2. P = XVF _r + YF _a

P = tải trọng động tương đương; V = hệ số quay; X = hệ số hướng kính; Y = hệ số lực đẩy; Fr = tải trọng hướng tâm; Fa = tải dọc trục

Khi đường kính ngoài của ổ trục (OD) bằng hoặc nhỏ hơn 0.625 inch, có thể sử dụng các giá trị sau: X = 0.56, Y = 2.10 và e = 0.16. Đối với vòng bi có đường kính lớn hơn 0.625 inch, hãy tham khảo bảng bên dưới. Hệ số “e”, được hiển thị ở cột cuối cùng của bảng bên dưới, biểu thị tỷ lệ Fa/VFr. Nếu Fa /VFr < e thì sử dụng công thức (1); nếu Fa/VFr > e thì sử dụng công thức (2).

Mặc dù các công thức này đưa ra điểm khởi đầu tốt nhưng các yếu tố khác cũng có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ hiệu quả của vòng bi và xếp hạng tải trọng.

Trong một số ứng dụng, tải và tốc độ có thể thay đổi trong quá trình hoạt động. Điều này có thể được đưa vào tính toán tải trọng ổ trục nếu các thay đổi về tải và tốc độ là các biến đã biết.
Bôi trơn là một yếu tố khác có thể có tác động đáng kể đến tuổi thọ vòng bi. Đối với ổ trục kín, tuổi thọ của dầu bôi trơn thường quyết định tuổi thọ của ổ trục.
Điều kiện môi trường và ô nhiễm cũng có thể ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ vòng bi.
Vật liệu ổ trục cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất. Ví dụ, mức tải trọng đối với thép không gỉ 440C phải giảm khoảng 20% so với thép chịu lực 52100. Tuổi thọ của vòng bi không phải là môn khoa học chính xác do những yếu tố này và các yếu tố khác, tuy nhiên, việc sử dụng các công thức này sẽ giúp các kỹ sư phát triển một thiết kế an toàn và đáng tin cậy cho tổ hợp của họ.

Thiết kế ổ bi

Các đặc tính vượt trội của ổ bi là kết quả của các đặc tính chất lượng đòi hỏi khắt khe về mặt kỹ thuật nhằm đạt được giới hạn hiệu suất tối đa. Các biện pháp khác nhau trong thiết kế, chẳng hạn như tải trước hoặc bố trí nhiều vòng bi, hạn chế hiệu suất và tăng khả năng hoạt động của vòng bi.

VÒNG BI TẢI TRƯỚC

Tải trước được định nghĩa là lực dọc trục tác động liên tục lên ổ bi, tạo ra biến dạng đàn hồi ở vùng tiếp xúc của bi và mương.

TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT QUA TẢI TRƯỚC

Việc lắp đặt ổ bi có tải trước cứng hoặc lò xo sẽ tối ưu hóa nhiều đặc tính hiệu suất cho hoạt động của ổ trục.

Giảm lò xo đảm bảo tạo ra độ cứng hướng tâm và trục có thể xác định được (xem sơ đồ)
Độ chính xác và khả năng làm việc cao ngay cả khi tải thay đổi
Giảm độ rung và tiếng ồn
Tránh trượt và ma sát khi tiếp xúc con lăn ở tốc độ cao và gia tốc cao
Giảm ma sát trượt ở các bộ phận ở tốc độ cao (giảm sự thay đổi góc tiếp xúc giữa vòng trong và vòng ngoài)
Khả năng chịu tải tăng lên (do tải trọng bên ngoài và tốc độ quay) với tuổi thọ dài

ĐỘ CỨNG

Độ cứng xác định mức độ tác dụng của lực dọc trục [N] lên ổ bi, gây ra sự dịch chuyển trong vòng ổ trục 1 μm.

Tải trước phù hợp làm tăng độ cứng của ổ trục và hỗ trợ khả năng chịu tải của ổ trục trước các lực vận hành.

LỰC NÂNG

Lực nâng là lực mà tại đó ổ trục trở nên không tải thông qua tải trọng dọc trục trung tâm trên bộ ổ trục.
Nếu tải trọng dọc trục bên ngoài vượt quá lực nâng, …
… các quả bóng và rãnh của ổ bi không tải không còn tiếp xúc thường xuyên nữa.
… độ mài mòn tăng lên do tăng ma sát trượt.

TẢI TRƯỚC MÙA XUÂN

ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ:

Vòng bi 1 (phía làm việc) được cố định dọc trục trong vỏ, vòng bi 2 được bố trí di chuyển theo chiều trục (đế cố định của các vòng trong trên trục)
Lực lò xo tác dụng lên vòng ngoài của ổ trục 2 đảm bảo tải trước không đổi cho cả hai ổ trục
Tải trước lò xo cần thiết được thiết lập bằng hành trình lò xo (hàm lực đường đi theo đường cong đặc tính của lò xo)
Để có kết quả tải trước hoàn hảo, cần có độ linh động dọc trục đủ lớn của vòng ngoài được đặt trên ổ trục nổi
Việc điều chỉnh lò xo điều chỉnh diễn ra theo chiều tác dụng của tải trọng trục bên ngoài
Khi sử dụng vòng bi đơn: <~>, có thể sử dụng vòng bi không điều chỉnh
Khi sử dụng song song các vòng bi (<< ~ >>), các vòng bi cùng loại (L, M hoặc S) đảm bảo phân bố tải trọng đồng đều

ĐẶC ĐIỂM:

Tải trước – không phụ thuộc vào tốc độ và nhiệt độ – chỉ là kết quả của lực lò xo
Lực lò xo dẫn đến tải trước của ổ trục và ổ trục chặn bằng nhau
Sự giãn nở nhiệt của trục và vỏ không ảnh hưởng đến tải trước
Hệ thống ổ trục lò xo có thể có tốc độ cao nhất

BỘ VÒNG BI TẢI TRƯỚC CỨNG NHẮC

Việc bố trí một số vòng bi trong cái gọi là bộ vòng bi làm tăng khả năng chịu tải, độ cứng và lực nâng.

Do đó độ cứng hướng kính cho tất cả các cách bố trí là:
tại α = 15°: Crad ~ 6 · Cax
tại α = 25°: Crad ~ 2 · Cax

* Giá trị tham chiếu cho các cặp ổ trục được sắp xếp theo kiểu O hoặc X (xem dữ liệu ổ trục).
Các ảnh hưởng liên quan đến vận hành (chẳng hạn như RPM, tải) không được xem xét.

SẮP XẾP NHIỀU 2 VÒNG BI (BEARING PAIR)

Với tải trước ổ trục cứng, các cặp ổ trục được chỉ định theo kiểu bố trí O, X hoặc song song mang lại giải pháp kỹ thuật, tiết kiệm chi phí và hiệu quả cho nhiều ứng dụng.

O SẮP XẾP (DB)

>Các đường áp suất phân kỳ theo hướng của trục ổ trục

>Đế đỡ lớn (H) và độ cứng cao chống lại mô men nghiêng
Hấp thụ lực dọc trục theo cả hai hướng

Cặp vòng bi sắp xếp chữ O

X SẮP XẾP (DF)
Các đường áp hội tụ theo phương của trục ổ trục

> Không nhạy cảm với lỗi thoát
>Giảm kích thước đế đỡ và độ cứng nghiêng
> Hấp thụ lực dọc trục theo cả hai hướng

Cặp vòng bi sắp xếp theo hình chữ X

SẮP XẾP TANDEM (DT)
Bố trí song song với hướng tải

>Khả năng chịu tải dọc trục cao hơn (hệ số 2) so với ổ trục đơn
>Cả hai vòng bi đều có cùng góc tiếp xúc và được đặt tựa vào vòng bi thứ ba

Cặp vòng bi song song

SẮP XẾP NHIỀU VỚI 3 HOẶC VÒNG BI (BỘ VÒNG BI)

Với yêu cầu tối đa về độ cứng của hệ thống hoặc tải trọng cao, các bố trí X, O hoặc song song với 3 hoặc vòng bi mang lại đặc tính hiệu suất vượt trội.

SẮP XẾP VỚI 3 VÒNG BI

BẰNG 4 VÒNG BI

NHẪN TRUNG GIAN

TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT QUA VÒNG TRUNG GIAN
Người ta có thể đạt được sự tối ưu hóa khác biệt về đặc tính chất lượng riêng của từng vòng bi bằng cách lắp đặt các vòng trung gian (vòng khoảng cách). Chiều rộng của vòng trung gian ít nhất bằng chiều rộng của một ổ trục riêng lẻ.

ĐẶC ĐIỂM:
>Tăng đế đỡ (H) và tăng độ cứng xuyên tâm
>Tối ưu hóa tản nhiệt
>Cải thiện khả năng bôi trơn ổ trục nhờ khả năng cấp và xả dầu được tối ưu hóa

Chiều rộng vòng trung gian ≥ Chiều rộng vòng bi đơn

ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ:

>Chất liệu: 100 Cr6, hoặc tương tự, cứng (ít nhất 45 HRC)
>Phải cẩn thận để đảm bảo độ song song phẳng tốt giữa các vòng trung gian (xem thêm độ chính xác của các bộ phận).
>Độ song song cần thiết của vòng trung gian bên ngoài và bên trong được đảm bảo bằng cách mài phẳng cả hai vòng trong một thao tác kẹp.
>Trong trường hợp bộ ổ trục có các vòng trung gian (ví dụ <||<||>||>), vòng đệm giữa các vòng bi được nối đất với các quỹ đạo đường áp suất khác nhau và do đó việc dự ứng lực được phối hợp.

Vòng khoảng cách giữa các đường dẫn áp suất khác nhau

THAY ĐỔI TẢI TRƯỚC SỬ DỤNG VÒNG TRUNG GIAN

Các vòng trung gian mang đến sự thay đổi về khả năng dự ứng lực cho các ổ bi đã được phối hợp sẵn.

Nếu chiều rộng của vòng trung gian trục nhỏ hơn chiều rộng của vỏ…

… tải trước trong sắp xếp O tăng lên

… tải trước trong mảng X giảm

GÓC LIÊN HỆ & PHỐI ĐỘ CHÍNH XÁC

GÓC LIÊN HỆ ⍺0

Góc của các đường thẳng giữa các điểm tiếp xúc: Mương vòng trong – bi – mương vòng ngoài và mức hướng tâm xác định góc tiếp xúc.

Góc tiếp xúc được xác định tùy thuộc vào khe hở ổ trục hướng tâm (khe hở ổ trục) và sự thẩm thấu của mương.

Việc truyền tải giữa cả hai vòng ổ trục được thực hiện qua các điểm tiếp xúc của mương với các viên bi.

Sự phân bố tải trọng đồng đều trên các ổ trục riêng lẻ trong hệ thống ổ trục đặt ra cùng một góc tiếp xúc trên tất cả các ổ trục chịu tải.

Góc tiếp xúc tiêu chuẩn C (15°) và E (25°) )

GÓC TIẾP XÚC ĐƯỢC THAY ĐỔI TÙY THEO HOẠT ĐỘNG QUA…

… các lực lượng bên ngoài
… Nội lực
(Lực ly tâm của vòng trong và bi ở tốc độ cao)
… vòng trong vừa vặn
… chênh lệch nhiệt độ từ vòng trong đến vòng ngoài.
Sự lệch góc tiếp xúc gây ra những thay đổi về đặc tính ổ trục,
ảnh hưởng đến hoạt động của ổ trục.

Các góc tiếp xúc khác có sẵn theo yêu cầu.

ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA BỘ PHẬN CHUYỂN ĐỔI

Các giá trị hướng dẫn điều chỉnh trục cũng như dung sai hình dạng và vị trí (DIN EN ISO 1101)

TỐI ƯU HÓA PHÙ HỢP VỚI VÒNG/PHÚT CAO

Với tốc độ RPM ngày càng tăng (từ khoảng n · Dm = 1.5 . 106 mm / phút), lực ly tâm tăng dần có thể làm cho vòng trong bị giãn ra và dẫn đến các tác động về mặt chức năng. Ví dụ:

>Vòng trong bị trượt khi tiếp xúc với trục và tại các bề mặt tiếp xúc
> Ăn mòn do ma sát
>Rung động

Để chống lại việc nâng vòng trong, nên lắp chặt hơn.

Các hệ số hiệu chỉnh cho thiết kế ổ trục và loạt ổ trục quá khổ:

SM 60..: 1
SM 619..: 1.10
KH 60..: 1.05
KH 619..: 1.15

Có hiệu lực đối với trục đặc. Đối với trục rỗng (50%): Hệ số hiệu chỉnh = 0.8

BỘ VÒNG BI CĂNG CĂNG VỚI NHAU

TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT THÔNG QUA CÁC NUTS CHÍNH XÁC

Việc sử dụng đai ốc chính xác để kẹp (bộ) vòng bi hỗ trợ việc sử dụng tối ưu công suất hoạt động của vòng bi có độ chính xác cao GMN.

THIẾT KẾ :

Việc lắp đặt cẩn thận với các đai ốc chính xác sẽ ngăn ngừa (gián đoạn, có thể xảy ra sau dấu gạch nối: chuyển động vi mô);
chuyển động vi mô gây ra sự ăn mòn tiếp xúc.

>Mài các cạnh của đai ốc theo một góc vuông với ren của đai ốc và trục để tránh làm nghiêng ổ trục hoặc uốn cong trục (dung sai lệch tối đa 2 μm)
> Cố định đai ốc chính xác trên trục (chống lỏng)
>Vòng đệm trung gian và ống lót phải được làm song song với các mặt phẳng (tối đa 2 μm)

Lực kẹp dọc trục đủ cao sẽ cố định ổ trục ở vị trí dự định và đảm bảo tải trước, độ chính xác và độ cứng cần thiết của ổ trục.

CÀI ĐẶT:

> Bôi trơn nhẹ sợi chỉ
>Vặn các đai ốc chính xác với mô-men xoắn gấp 2 đến 3 lần mô-men xoắn MỤC TIÊU, sau đó nhả chúng ra và siết chặt chúng với mô-men xoắn mong muốn (bù cho sự thay đổi kích thước phụ thuộc vào nhiệt độ của vòng trong và mặt tựa)
>Dải ép cần thiết của một số vòng bi (hướng trục) và khả năng khắc phục lực cản ma sát cần thiết khi vòng bi được ép lên trục (hướng tâm) được đảm bảo bằng mô-men xoắn siết chặt chính (đột phá) gấp 2 đến 3 lần

Các giá trị của lực kẹp và mô men xoắn siết chặt là các giá trị biểu thị dựa trên kinh nghiệm và có thể khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng.