Vòng bi lăn kim sử dụng con lăn hình kim làm bộ phận lăn cho chuyển động quay. So với vòng bi, vòng bi lăn kim có chiều cao biên dạng thấp hơn và khả năng chịu tải cao hơn. Hầu hết các vòng bi kim hướng tâm có thể chịu được lực dọc trục vượt quá 5% tải trọng hướng tâm. Các con lăn trong ứng dụng hướng tâm chạy song song với trục. Là bộ phận cơ khí, vòng bi lăn kim giúp tiết kiệm không gian, làm cho toàn bộ cơ cấu trở nên gọn nhẹ hơn. Những vòng bi này đóng vai trò quan trọng trong các sản phẩm khác nhau như ô tô, xe máy, máy in, robot công nghiệp và máy móc xây dựng.
AUBEARING sản xuất nhiều loại vòng bi lăn kim:
Cụm ổ bi con lăn và vòng cách: Cụm ổ bi con lăn và vòng cách là loại ổ bi dễ vận hành với khả năng chịu tải cao mặc dù kích thước nhỏ. Cấu trúc vòng cách độc đáo dẫn hướng các con lăn, đảm bảo hoạt động ổn định ngay cả ở tốc độ cao. Thiết kế của cụm vòng cách đảm bảo phân bố tải trọng thích hợp giữa các con lăn và rãnh lăn, đồng thời kiểm soát khe hở hướng tâm bên trong. Chúng cũng có khả năng hoạt động ở tốc độ cao và chịu được sự lệch trục hoặc biến dạng tải trọng. Cụm ổ bi con lăn và vòng cách làm giảm sự tập trung ứng suất ở đầu con lăn do sự lệch trục vừa phải hoặc uốn cong trục, do đó kéo dài tuổi thọ ổ bi. Các ứng dụng phổ biến bao gồm bánh răng hành tinh trong ô tô, hộp số và bộ giảm tốc robot.
Vòng bi kim dạng cốc kéo của AUBEARING có cấu tạo vòng ngoài độc đáo với lồng và đầy đủ các con lăn. Loại vòng bi dễ lắp đặt này có vòng ngoài mỏng nhất trong tất cả các loại vòng bi lăn, đồng thời cung cấp khả năng chịu tải cao, giới hạn tốc độ tối đa cao và khả năng chống mài mòn tuyệt vời. Thép hợp kim được lựa chọn cẩn thận có khả năng chịu được tải trọng tối đa cho phép cao, và lồng được tôi cứng bề mặt giúp vòng bi chịu được các điều kiện khắc nghiệt. Vòng bi kim dạng cốc kéo có gioăng kín tích hợp có sẵn ở một số kích thước nhất định. Gioăng kín tiếp xúc môi giới hạn nhiệt độ hoạt động của vòng bi ở mức -25°F đến +225°F (-30°C đến +110°C) trong toàn bộ phạm vi khe hở vòng bi đã lắp đặt. Vòng bi vòng ngoài dập được thiết kế để giữ mỡ hoặc dầu không áp suất bên trong vòng bi đồng thời ngăn chặn chất gây ô nhiễm xâm nhập vào khu vực rãnh lăn. Gioăng kín tiếp xúc môi tiêu chuẩn tương thích với các loại dầu bôi trơn thông thường và nhiên liệu gốc dầu mỏ nhưng bị ảnh hưởng xấu bởi một số loại dầu thủy lực chống cháy và hầu hết các dung môi thông thường. Vòng bi kim dạng cốc kéo dễ dàng xử lý và lắp đặt như vòng bi lăn rời nhưng được bán dưới dạng đã lắp ráp. Vỏ ổ bi (được sử dụng làm rãnh ngoài) được dập chính xác từ thép cacbon thấp và được tôi cứng bề mặt mà không cần gia công thêm, giúp giảm chi phí. Các ứng dụng phổ biến bao gồm giá đỡ trục hộp số, giá đỡ ròng rọc, bơm bánh răng và ổ dẫn hướng.
Ổ bi kim đặc Ổ bi kim đặc cung cấp khả năng chịu tải tối đa và độ chính xác cao trong không gian nhỏ gọn. Loại ổ bi này phù hợp với nhiều điều kiện hoạt động khác nhau, với vòng bi được làm từ thép chịu lực khử khí chân không hoặc thép thấm cacbon được lựa chọn kỹ lưỡng, và con lăn được mài chính xác và xử lý nhiệt. Vòng cách nhẹ và cực kỳ chắc chắn dẫn hướng con lăn một cách chính xác và trơn tru. Vật liệu chất lượng cao mang lại độ cứng cao, có khả năng chịu được tải trọng nặng và tải trọng va đập. Loại ổ bi này có sẵn loại có hoặc không có vòng trong; loại không có vòng trong sử dụng trực tiếp trục làm bề mặt lăn.
Ổ bi kim hình cầu Ổ bi kim hình cầu có rãnh lăn ngoài tách biệt với vòng ngoài, vòng ngoài đóng vai trò như một ống lót. Rãnh lăn có mặt cắt lõm bên ngoài được trang bị các vòng nhựa. Điều này cho phép ổ bi kim bù trừ độ lệch tĩnh tối thiểu của trục.
Ổ bi kim có vòng trong được gia công chính xác Ổ bi kim có vòng trong được gia công chính xác được sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu khả năng chịu tải cao hơn. Chúng chủ yếu có hai loại: ổ bi kim không có vòng trong và ổ bi kim có vòng trong. Ổ bi không có vòng trong được sử dụng với trục được tôi cứng và mài, cho phép sử dụng trục lớn hơn để cung cấp độ cứng cao hơn. Ổ bi có vòng trong được sử dụng trong các ứng dụng mà việc tôi cứng và mài trục không khả thi hoặc không thực tế.
Ổ bi kim chặn (Needle Thrust Bearings) sử dụng cụm con lăn và vòng cách với vòng cách được tôi cứng bề mặt, làm từ hai tấm thép dập chính xác. Các con lăn được giữ chắc chắn trong vòng cách, đảm bảo quay trơn tru ngay cả dưới tải trọng hướng trục lớn. Các ổ bi này nhỏ gọn, giúp dễ dàng thay thế trong cùng không gian lắp đặt như các vòng đệm chặn truyền thống. Có nhiều cấu hình khác nhau, bao gồm các đơn vị độc lập, các đơn vị con lăn tích hợp hoặc các đơn vị có độ dày con lăn khác nhau để phù hợp với điều kiện lắp đặt xung quanh ổ bi. Các bộ phận này được thiết kế để chịu tải trọng hướng trục trong không gian hạn chế, sử dụng vòng cách bằng thép tôi cứng để chứa các con lăn kim. Mặc dù thường chiếm ít không gian hơn so với các vòng đệm chặn thông thường, ổ bi kim chặn cung cấp đặc tính ma sát tuyệt vời và khả năng chịu tải cao hơn. Có sẵn các độ dày khác nhau của vòng đệm chặn được tôi cứng riêng lẻ nếu các bề mặt liền kề không thể được tôi cứng đến mức độ cứng phù hợp là 58 Rc hoặc tương đương. Cụm con lăn kim chặn và vòng cách có thể chịu được tốc độ cao và tải trọng hướng trục. Chúng được sử dụng rộng rãi trong hộp số tự động, cung cấp ma sát thấp trong không gian hạn chế.
Để đạt được hiệu suất ổ trục như mong muốn, việc lựa chọn vòng bi kim thích hợp chỉ là bước khởi đầu. Một số yếu tố cụ thể ảnh hưởng đến hoạt động của ổ trục, bao gồm bôi trơn, độ cứng và độ hoàn thiện bề mặt của mương cũng như các mặt tựa ổ trục.
Bôi trơn : Bôi trơn bằng dầu thường được ưa chuộng, giúp đạt tốc độ cao hơn nhờ hoạt động như chất làm mát, loại bỏ chất bẩn và dễ dàng bơm vào vùng chịu tải của ổ trục. Các phương pháp tốt nhất bao gồm cấp dầu trực tiếp, phun dầu hoặc phun sương dầu. Ổ trục có thể sử dụng mỡ bôi trơn khi cần thiết. Ổ trục có vòng cách thường có khoang chứa mỡ lớn hơn, giúp kéo dài tuổi thọ trước khi bôi trơn trong trường hợp không thể bôi trơn lại. Tuổi thọ của ổ trục trong các ứng dụng như vậy phụ thuộc vào tuổi thọ của mỡ, điều này cần được xem xét trong các tính toán tuổi thọ. Vòng đệm giúp giữ lại chất bôi trơn và ngăn chặn chất bẩn xâm nhập.
Bề mặt rãnh lăn : Hiệu suất hoạt động tốt của ổ bi phụ thuộc vào vật liệu và đặc tính hình học của rãnh lăn.
Độ cứng : Một ưu điểm quan trọng của vòng bi kim là khả năng sử dụng các bề mặt tiếp xúc làm vòng trong hoặc vòng ngoài, hoặc cả hai. Tải trọng định mức của vòng bi thường dựa trên độ cứng rãnh lăn là 58 Rc hoặc tương đương. Nếu thấp hơn, khả năng chịu tải của tổ hợp vòng bi-rãnh lăn sẽ giảm. Tôi cứng bề mặt, tôi cứng cảm ứng và tôi cứng toàn bộ là các phương pháp xử lý được chấp nhận. Nếu trục không thể được tôi cứng đến 58 Rc, người ta sẽ sử dụng các vòng trong riêng biệt. Chúng được định vị trên trục bằng các vai hoặc vòng giữ.
Độ hoàn thiện bề mặt : Độ hoàn thiện bề mặt rãnh lăn tuyệt vời rất quan trọng để duy trì lớp màng bôi trơn tốt giữa các con lăn và rãnh lăn. Bề mặt thô ráp cho phép các điểm nhô cao xuyên qua lớp màng bôi trơn, dẫn đến hiện tượng mỏi nhanh hơn và cuối cùng là kẹt. Độ hoàn thiện bề mặt rãnh lăn bên trong không được vượt quá cấp độ Ra là 16 phút, nhưng việc hoàn thiện vi mô tốt hơn sẽ kéo dài đáng kể tuổi thọ sử dụng. Đối với các cụm kim hoặc con lăn và lồng đầy đủ, độ hoàn thiện bề mặt rãnh lăn bên ngoài dưới 16 phút sẽ cho kết quả tối ưu. Đảm bảo bề mặt rãnh lăn không có vết xước và khuyết tật.
Hình dạng hình học : Bề mặt rãnh lăn lý tưởng cho ổ bi kim hướng tâm là một hình trụ hoàn hảo. Bất kỳ sự sai lệch nào cũng làm tăng mức độ tiếng ồn và rút ngắn tuổi thọ của ổ bi. Do đó, độ tròn của trục và mặt đế ổ bi cần được duy trì trong phạm vi một nửa dung sai sản xuất khuyến nghị hoặc 0.0003 inch, tùy theo giá trị nào nhỏ hơn. Độ côn của rãnh lăn làm tăng ứng suất trên con lăn và giảm tuổi thọ mỏi của ổ bi. Có lẽ điều gây hại hơn nữa là hình dạng rãnh lăn gây ra sự tiếp xúc không đều giữa các con lăn, chẳng hạn như tiếp xúc không đều do độ thẳng hoặc khuyết tật của bề mặt. Ngoài ra, các con lăn không được nhô ra khỏi bề mặt rãnh lăn. Điều này có thể dẫn đến sự tập trung ứng suất và hỏng hóc sớm. Nói chung, đối với ổ bi có đầy đủ con lăn, độ nghiêng của trục so với đường tâm ổ bi không được vượt quá 0.0010 inch trên inch; đối với ổ bi có lồng, độ nghiêng của trục so với đường tâm ổ bi không được vượt quá 0.0015 inch trên inch. Ổ bi ngắn hơn có thể chịu được độ nghiêng tốt hơn.
Vị trí lắp ổ trục : Để vận hành thành công ổ trục kim loại dạng cốc kéo, cần phải lắp đặt đúng cách để đảm bảo kích thước và độ tròn của vỏ ngoài phù hợp. Thông thường, chỉ cần ép ổ trục vào vị trí bằng các dụng cụ cơ bản và máy ép tay là đủ. Các tính năng định vị trục thường không cần thiết. Nếu vỏ được làm bằng thép hoặc sắt chất lượng cao, tiết diện của nó có thể nhỏ hơn từ 1,5 đến 2 lần tiết diện của ổ trục. Đối với vỏ hợp kim nhẹ, tiết diện tương tự có thể đủ, nhưng việc lựa chọn kích thước lỗ vỏ nhỏ hơn phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo kích thước và độ tròn của ổ trục chính xác. Ổ trục kim loại chịu tải nặng được lắp đặt trong vị trí lắp ổ trục với khe hở nếu tải trọng đứng yên so với vị trí lắp ổ trục; nếu tải trọng quay so với vị trí lắp ổ trục, chúng được lắp đặt với khe hở chuyển tiếp chặt. Bất kể khe hở nào, hãy sử dụng vai vị trí lắp ổ trục và vòng giữ hoặc các phương pháp định vị trục chắc chắn khác để cố định vòng ngoài.
Vật liệu ổ trục - Lồng ổ trục giúp phân tách các con lăn để phân bố đều tải trọng xung quanh ổ trục. Chúng cũng làm giảm tiếng ồn của ổ trục, cải thiện điều kiện lăn và ngăn ngừa trượt. Ngoài ra, chúng chứa các con lăn trong một bộ phận duy nhất. Thép là vật liệu lồng phổ biến nhất trong ổ trục kim. Lồng bằng nhựa có thể được sử dụng khi điều kiện hoạt động cho phép. Bôi trơn và xử lý bề mặt làm giảm nhiệt lượng sinh ra do ma sát. Một số thiết kế ổ trục kim kiểu cốc kéo bỏ qua lồng, chứa đầy đủ các con lăn. Ổ trục đầy đủ con lăn kết hợp khả năng chịu tải tối đa với hiệu quả chi phí của ổ trục kiểu cốc kéo. Trong thiết kế này, các mép hướng vào trong giữ các con lăn bên trong vòng ổ trục. Các thử nghiệm đã xác định các hệ số ma sát sau đây cho các thiết kế ổ trục kim có lồng và đầy đủ con lăn: Ổ trục kim có lồng: 15•10⁻⁴; Ổ trục kim đầy đủ con lăn: 25•10⁻⁴.
Vòng đệm kín . Vòng đệm kín (nếu có) cách ly các con lăn, vòng bi và chất bôi trơn khỏi các chất gây ô nhiễm và hơi ẩm trong môi trường khắc nghiệt. Vòng đệm kín phải chịu được quá trình oxy hóa, nhiệt độ cao và các hóa chất mà ổ bi có thể gặp phải. Ổ bi kín thường có một lỗ kiểm tra vòng trong trên vòng ngoài để bôi trơn lại. Vòng đệm kín hiệu quả nhất khi ma sát giữa vòng đệm kín và ổ bi hoặc trục được giảm thiểu. Các phương pháp xử lý bề mặt hoặc bôi trơn bổ sung có thể làm giảm ma sát này. Ổ bi có vòng đệm kín hoạt động ở tốc độ tương đối thấp hơn so với ổ bi hở. Vòng đệm kín thường được làm từ cao su acrylonitrile-butadiene, polyurethane hoặc fluoroelastomer.
