Vòng bi, bạc đạn, bearing

VÒNG BI – BẠC ĐẠN
BEARING
TỔNG CÔNG TY KHÍ VIỆT NAM-CTCP
CÔNG TY KHÍ CÀ MAU
*******
Nguyễn Ngọc Chung
Chung.nn@pvgas.com.vn
Vũng Tàu, tháng 09 năm 2016
CHUYÊN ĐỀ:

• Tài liệu nhằm tìm hiểu về cấu tạo, chức
năng, vòng bi bạc đạn và các vấn đề về
bảo dưỡng sữa chữa
MỤC ĐÍCH
• Tìm hiểu tổng quan về vòng bi bạc
đạn
• Tìm hiểu cơ sở thiết kế vòng bi bạc
đạn.
• Phân loại, cấu tạo & ưu nhược điểm
từng loại.
• Các vấn đề bảo dưỡng khi sử dụng
vòng bi – bạc đạn.
CÁC NỘI DUNG
CHÍNH
GIỚI THIỆU CHUNG

A- TỔNG QUAN VÒNG BI – BẠC ĐẠN
1. Khái niệm:
• Bạc đạn (Ổ bi, Vòng bi) là các tên gọi khác của ổ lăn hay còn
gọi là bearing.
• Đây là một chi tiết máy quan trọng trong các máy, hay cơ cấu
máy.
• Vòng bi có chức năng đỡ trục tâm, trục truyền và các chi tiết
quay, đảm bảo chuyển động quay và đỡ tải trọng tác dụng lên
các chi tiết trên.

2. Cấu tạo:
• Về cơ bản con lăn được cấu tạo bởi các bộ phận chính sau:
 Vòng trong (inner ring)
 Vòng ngoài (outer ring)
 Con lăn (Ballroller)
 Vòng cách (Cagelretainer)

2. Cấu tạo:
Vòng cách:
Thường được làm bằng thép cứng, thép hợp kim
Giúp giữ các con lăn một khoảng cố định, cố định vị trí giữa các
con lăn, đảm bảo hành trình con lăn và giảm số lượng con lăn.
Vòng trong & vòng ngoài:
Cấu tạo thường có rãnh, vòng trong lắp với ngõng trục, vòng
ngoài lắp với gối trục (vỏ máy, thân máy,…)

2. Cấu tạo:
Con lăn:
• Con lăn có thể là bi hoặc đũa, lăn trên rãnh lăn, rãnh có tác
dụng làm giảm bớt ứng suất tiếp xúc của con lăn, hạn chế con
lăn tiếp xúc dọc trục.
• Vật liệu làm con lăn phụ thuộc vào tải trọng tác động, tuy
nhiên thành phần đặc trưng chủ yếu là các thép carbon chứa
một lượng crom, mangan nhất định.

3. Quy trình sản xuất các bộ phận co bản của ổ lăn:

4. Phân loại:
Có các cách phân loại cơ bản:
• Hình dạng con lăn
• Khả năng chịu tải trọng
• Theo số dãy con lăn
• Theo kích thước ổr năng tư
• Theo khả năng tự lựa

4. Phân loại:
Theo hình dạng con lăn:
• Bi
• Đũa trụ ngắn, đũa trụ dài
• Đũa côn
• Đũa hình trống đối xứng hoặc không đối xứng
• Đũa kim
• Đũa xoắn

4. Phân loại:
Theo khả năng chịu tải trọng:
• Ổ đỡ: Chỉ chịu tải trọng hướng tâm và một phần lực dọc
trục (ổ bi đỡ), hoặc chỉ chịu được tải trọng hướng tâm (ổ
đũa trụ ngắn.
• Ổ đỡ chặn: Chịu tốt cả tải trọng hướng tâm và lực dọc trục
(ổ bi đỡ chặn, ổ đũa côn đỡ chặn)
• Ổ chặn đỡ: Chủ yếu chịu tải trọng dọc trục, đồng thời một
phần tải trọng hướng tâm
• Ổ chặn: Chỉ chịu tải trọng dọc trục

4. Phân loại:
Theo số dãy con lăn:
• Ổ một dãy
• Ổ hai dãy
• Ổ bốn dãy

4. Phân loại:
Theo kích thước ổ:
• Ổ siêu nhẹ
• Ổ đặc biệt nhẹ
• Ổ nhẹ
• Ổ nhẹ rộng
• Ổ trung
• Ổ trung rộng
• Ổ nặng

4. Phân loại:
Theo khả năng tự lựa:
• Có khả năng tự lựa
• Không có khả năng tự lựa

5. Ký hiệu ổ lăn:
• Mỗi l con lăn đều có những kí hiệu khác nhau, phụ thuộc
vào nhà sản xuất và đặc tính riêng biệt của mỗi loại ổ lăn
• Tuy nhiên các nhà sản xuất ổ lăn trên thế giới đều phải tuân
theo một số tiêu chuẩn nhất định trong sản xuất ổ lăn
• Về bản chất ta có thể chia thông số ổ lăn làm 2 loại:
 Thông số công nghệ
 Thông số kỹ thuật
• Các nhà sản xuất về cơ bản phải tuân theo các tiêu chuẩn
ký hiệu về thông số kỹ thuật

Ổ lăn được kí hiệu như sau:
1. Hai số đầu tiên từ bên phải, kí hiệu đường kính vòng trong d
của ổ lăn, dãi ký hiệu này từ 0 – 99 (20 – 5000mm) và có giá trị
d/5 nếu d 20mm. Nếu d ≤ 20mm thì kí hiệu như sau:
• D = 10mm kí hiệu 00
Ví dụ: Ổ lăn có thông số 6307-2z/c3, vậy d ổ lăn : 35mm
≥

 Chữ thứ 3 từ bên phải kí hiệu mức độ chịu tải của ổ lăn:
• 8,9: Chịu tải siêu nhẹ
• 1,7: Chịu tải đặc biệt nhẹ
• 2: Chịu tải nhẹ
• 3: Chịu tải trung bình
• 4: Chịu tải nặng
• 5: Chịu tải đặc biệt nặng
• 6: Chịu tải như 3 nhưng dày hơn
Ví dụ: thông số 6307-2z/c3 là vòng bi chịu được tải trung bình

 Chữ thứ 4 từ bên phải kí hiệu loại ổ:
• 0: Ổ bi đỡ một dãy
• 1: Ổ bi đỡ lồng cầu hai dãy
• 2: Ổ đũa trụ ngắn đỡ
• 3: Ổ đũa đỡ lòng cầu 2 dãy
• 4: Ổ kim hoặc ổ đũa trụ dài
• 5: Ổ đũa trụ xoắn đỡ
• 6: Ổ bi đỡ chặn
• 7: Ổ đũa côn
• 8: Ổ bi chặn, 9: Ổ đũa chặn
Với ký hiệu 6307-2z/c3 thì sẽ
là ổ bi đỡ chặn (chủ yếu là
chịu lực hướng kính và một
phần nhỏ lực hướng trục)
đây là loại ổ lăn thông dụng
nhất hiện nay.

 Số thứ 5 từ phải sang trái có ý nghĩa về kết cấu, được hiểu
cơ bản như sau:
• 3: Bi đũa trụ ngắn một dãy, vong chặn trong không có gờ
chắn
• 4: Giống số 3 nhưng có gờ chắn
• 5: Có một rãnh để lắp vòng hãm định vị ở vong chắn
ngoài
• 6: Có một long đen chặn dầu bằng thép lá
• 8: Có 2 long đen chặn dầu bằng thép lá
• 9: Bi đũa hình trụ ngắn một dãy
Thông số này áp dụn cho các ổ lăn có thông số riêng

 Các thông số tiếp vị ngữ - khe hở:
• C1: Khe hở nhỏ hơn C2
• C2: Khe hở nhỏ hơn tiêu chuẩn
• CN: Khe hở tiêu chuẩn
• C3: Lớn hơn khe hở tiêu chuẩn
• C4: Lớn hơn khe hở C3
• C5: Lớn hơn khe hở C4
Ký hiệu 6307-2z/c3 có ý nghĩa khe hở lớn hơn khe tiêu chuẩn
một bậc

 Các thông số đặc biệt:
• RS (Rubber Shield): Phớt tiếp xúc bằng cao su, có hoặc
không vòng lõi thép gia cố lắp một bên ổ lăn.
• 2RS: Phớt tiếp xúc bằng cao su có hoặc không vòng lõi
thép gia cố, lắp hai bên ổ lăn.
• RS1: Phớt tiếp xúc bằng cao su Acrylonitrile Butadiene
(NBR), có tấm thép lắp gia cố 1 bên ổ lăn.
• 2RS1 : RS1 lắp hai bên ổ lăn.
• Z : Nắp chặn bằng thép dập lắp một bên ổ lăn.
• 2Z : nắp chặn bằng thép dập lắp 2 bên ổ lăn.

Như vậy với ổ lăn có ký hiệu:
6307-2z/c3
Vòng bi đỡ chặn, đường kính trong 35mm, chịu tải
trung bình, có khe hở lớn hơn khe hở tiêu chuẩn một
bậc và có nắp chặn bằng thép dập

6. Ưu nhược điểm của ổ lăn:
 Ưu điểm:
• Do sản xuất hàng loạt nên giá thành sản xuất thấp
• Tổn thất công suất do ma sát thấp, do ma sát sinh ra là ma sát
lăn
• Mức độ tiêu chuẩn hóa và tính lắp dẫn cao, thuận tiện cho
bão dưỡng sữa chữa máy
• Chăm sóc và bôi trơn đơn giản
• So với ổ trượt thì ổ lăn có kích thước dọc trục nhỏ hơn

6. Ưu nhược điểm của ổ lăn:
 Nhược điểm:
• Kích thước hướng kính tương đối lớn
• Lực quán tính tác dụng lên con lăn khá lớn khi làm việc với
vận tốc cao, dễ phá vỡ vòng cách
• Khả năng chịu va đập và chấn động kém do độ cứng của kết
cấu ổ lăn thấp
• Ồn khi làm việc với vận tốc cao

B- MỘT SỐ VÒNG BI CÔNG NGHIỆP PHỔ BIẾN
1. Vòng bi cầu 1 dãy:
• Vòng bi cầu 1 dãy là loại vòng bi
có thiết kế đơn giản và không thể
tách rời.
• Gồm có các dạng trần, nắp che một
bên hoặc cả hai bên.
• Vòng bi này là chạy êm, ma sát thấp và phù hợp đối với tốc độ
cao.
• Vòng bi cầu 1 dãy có thể truyền tải lực xuyên tâm và trục
• Sử dụng trong các ứng dụng có độ nghiêng thấp

2. Vòng bi côn:
• Là loại vòng bi được thiết kế để chịu tải
trọng hỗn hợp, với tỷ số giữa "khả năng chịu
tải/tiết diện cắt" lớn.
• Cấu tạo từ hai bộ phận chính là cụm vòng
trong và vòng ngoài có thể tách rời ra được. Vành trong và bi đũa
không tách rời gọi là "côn", còn vành ngoài gọi là "chén".
• Kiểu thiết kế: Kiểu TQ có khả năng chịu độ lệch trục và có
tuổi thọ làm việc cao, độ tin cậy lớn và làm việc thấp. Kiểu thiết
kế CL7C có độ chính xác làm việc cao và có ngẫu lực ma sát thấp.

3. Vòng bi tang trống tự lựa:
• Cấu tạo bao gồm hai hàng con lăn có
hình tang trống đối xứng, chúng có thể
tự sắp xếp thẳng hàng trong rãnh lăn
biên dạng cầu của vòng ngoài. Điều này tạo ra sự bù trừ không đồng
trục của gối đỡ và trụ, nhờ đó vòng bi - bạc đạn có thể làm việc trong
tình trạng không đồng trục ở mức độ cao.
• Ưu điểm: Chắc chắn, bền bỉ, có độ tin cậy cao, tuổi thọ làm việc
lớn, có thể làm việc trong môi trường rung động và điều kiện hoạt
động khắc nghiệt.

4. Vòng bi cầu chặn trục:
• Cấu tạo gồm một vòng ngoài, một vòng
trong, hệ thống con lăn và vòng cách
• Ổ bi chặn một hướng chỉ chịu được
tải dọc trục theo một hướng và do
đó chỉ định vị dọc trục theo một hướng.
• Vòng bi cầu chặn trục với vòng cách thường được làm bằng
thép dập cho vòng bi chặn nhỏ và bằng đồng thau đúc nguyên
khối cho vòng bi cầu chặn lớn.

C- THÔNG SỐ THIẾT KẾ Ổ LĂN
1. Sự phân bố lực trên các con lăn:
• Bản chất lực phân bố không đều trên các con lăn
• Dưới tác dụng của lực hướng tâm thì các mặt phẳng đối xứng
chịu lực Fr như nhau
• Tuy nhiên ở vùng trong γ, ta xác định con lăn chịu tải trọng lớn
nhất

• Cân bằng vòng trong:
• Giả thiết vòng trong không bị uốn
và không có khe hở hướng tâm
Do tác dụng của lực Fr vòng ổ và
Con lăn bị biến dạng tại chỗ tiếp xúc
Biến dạng theo Fmax là
Biến dạng theo Fi là
max 1 22 cos 2 cos2 ... 2 cosr nF F F F F n      
0
i

Giữa biến dạng của con lăn và vòng ổ
Với lực F có hệ thức:
x=2/3 với ổ bi (tiếp xúc điểm)
x=1 với ổ đũa (tiếp xúc đường)

0
2
cos ,( , )i i i i
Z

       
. x
c F 
1/0
max
1/ 1/
max
( )
( ) (cos )
x
x xi
i i
F
c
F F
c




 

Thay Fi vào Fmax
max 5/2 5/2 5/2
1 2cos 2cos 2 ... 2cos
rF
F
n  

   
Theo tính toán thực nghiệm:
Với ổ bi có số bi Z:
Với ổ đũa có số đũa Z:
max 4,37 rF
F
Z

max 4,6 rF
F
Z


Trong ổ bi chặn lực tác dụng lên mỗi viên
Bi:
(Fa là lực dọc trục tác dụng lên ổ, Z là số
Bi và 0,8 là hệ số xét đến sự phân bố lực
Không đều giữa các bi do chế tạo không
Chính xác
max
0,8.
aF
F
Z


2. Ứng suất tiếp xúc sinh ra trong các chi tiết ổ:
Khi xác định được các giá trị F0, F1,…Fn.Có thể tính toán được ứng suất
tiếp xúc tại vị trí tiếp xúc của con lăn như sau:
Trong đó: là bán kính cong con lăn và vòng ổ tại điểm tiếp
xúc, dấu “+” là tiếp xúc ngoài.
Thông thường đối với ổ lăn thì vòng trong là vòng quay.
2
3
2
.
0,388 n
H
F E



1 2
1 2
1 2
, ,
 
  
 



D – CÁC VẤN ĐỀ BÃO DƯỠNG SỮA CHỮA Ổ LĂN
1. Các dạng hư hỏng ổ lăn chính :
 Tróc rỗ bề mặt do mỏi
Do ứng suất tiếp xúc thay đổi theo thời gian. Sau một thời gian
làm việc, các vết nứt tế vi phát triển thành tróc trên rãnh vòng và
trên bề mặt con lăn. Tróc là dạng hỏng chủ yếu của các ổ lăn làm
việc với vận tốc cao, chịu tải trọng lớn, được che kín tốt.
 Mòn con lăn và vòng ổ
Thường xảy ra với các ổ bôi trơn không tốt, có các hạt kim loại
rơi vào ổ. Mòn là dạng hỏng chủ yếu của các ổ lăn trong ôtô, máy
kéo, máy xây dựng…

1. Các dạng hư hỏng ổ lăn chính :
 Vỡ vòng cách
Do lực ly tâm và tác dụng của con lăn gây nên, thường xảy ra
với các ổ quay nhanh
 Vỡ con lăn và vòng ổ
Do động năng va đập lớn, do lắp ráp không chính xác (vòng bị
lệch, con lăn bị kẹt…).
 Biến dạng dư bề mặt rãnh vòng và con lăn
Thường xảy ra đối với các ổ lăn chịu tải nặng và quay chậm,…

2. Các nguyên nhân là giảm tuổi thọ vòng bi :
 Lắp đặt vòng bi không đúng cách
Khoảng 16% các trường hợp bị hư hỏng sớm là do lắp đặt
không đúng cách, chủ yếu là do sử dụng lực quá mạnh, và dụng cụ
lắp đặt không phù hợp
 Bôi trơn ổ lăn không đúng cách
36% trường hợp vòng bi bị hư hỏng sớm là do việc sử dụng các
chất bôi trơn không đúng chủng loại và không phù hợp.
Ổ lăn là một chi tiết máy khó tiếp cận trong máy nên việc bôi
trơn rất khó khan, vì thế việc bôi trơn phải được làm cẩn thận, có
thể sử dụng hệ thống bôi trơn tự động.

2. Các nguyên nhân là giảm tuổi thọ vòng bi :
 Sự nhiễm bụi bẩn của ổ lăn
Do đặc thù cấu tạo, ổ lăn hầu như không được che chắn trong
suốt quá trình hoạt động, nên dễ dính bụi bẩn, con lăn là một chi
tiết có độ chính xác cao, nên rất dễ bị hỏng vì nguyên nhân này
14%.
 Hiện tượng mỏi của ổ lăn
Nguyên nhân chính là do máy hoạt động với tải trọng vượt quá
tải trọng thiết kế của ổ lăn, không được bão dưỡng thường xuyên,
dẫn đến tuổi thọ ổ lăn giảm nhanh chóng 34%.

3. Vấn đề không đồng tâm của ổ lăn :
 Nguyên nhân của sự không đồng tâm
• Nguyên nhân chính là sai số do lắp đặt nằm ngoài giới hạn cho
phép, gây hiện tượng rung và tiếng ồn
• Một nguyên nhân nữa là do mất đồng tâm trục giữa máy dẫn
động và bị động.
Cho nên để biết xem hiện tượng trên là do lệch tâm của ổ đỡ hay
không thì không thể dựa trên mỗi số đo rung động của máy mà
trước tiên nên kiểm tra lại sự đồng tâm trục của 2 máy (alignment)
để loại bỏ nguyên nhân này trước sau đó mới tiến hành kiểm tra sự
đồng tâm của ổ lăn.

Độ lệch tâm của vòng bi tỷ lệ nghịch với tuổi thọ

Vấn đề là khi lượng lệch tâm lớn hơn khe hở bên trong của ổ
đỡ, tuổi thọ của của nó sẽ ngắn lại. Tất cả vòng bi đều có khe hở
bên trong cho phép giãn nở nhiệt và một lượng nhỏ lệch tâm khi
làm việc. Khi khe hở này không đủ cho sự lệch tâm lớn sẽ dẫn tới
sự tiếp xúc các bề mặt kim loại với nhau gây ra ứng suất động và
vòng bi bị hư nhanh chóng.

 Phương pháp xác định sựu không đồng tâm
a. Gắn đồng hồ kiểm tra
đo mức độ lệch tâm Run – Out
vòng ngoài của vòng bi.
b. Gắn đồng hồ kiểm tra đo sự
tiếp xúc với trục quay.

 Phương pháp xác định sự không đồng tâm
Gá đồng hồ so đo lượng lệch tâm tĩnh và động của vòng ngoài
với trục. Kiểm tra tương tự với vòng trong, với đồng hồ so gắn trên
thân máy và đầu đo gắn trên vòng trong, trong khi quay trục.
Độ lệch cho phép là 1.0 mil/inch(1.0 milliradian).
Tức là đường kính 4 inches thì cho phép lệch 4,0 mil/inche.
Chú ý 1mil = 0.025mm

 Hướng khắc phục vấn đề không đồng tâm
• Cách đơn giản để đánh giá con lăn bị lệch tâm là quay trục từ
từ để cảm nhận và dùng ống nghe để nghe. Đây là cách làm hay
mỗi khi tiến hành sữa chữa máy, tuy nhiên cách này phụ thuộc
nhiều vào kinh nghiệm của thợ bảo dưỡng.
• Thông thường các nhà sản xuất kiểm soát độ lệch tâm của vòng
bi bằng cách kiểm soát một hoặc tất cả các thông số sau:
 Độ lắp chặt và độ chính xác gia công lỗ thân máy
 Dung sai lắp ghép
 Dụng cụ và lực ép khi lắp
 Độ vuông góc của vai trục

4. Các thông số vận hành của ổ lăn :
 Tiếng ồn của vòng bi
Trong suốt quá trình vận hành, sử dụng thiết bị theo dõi âm
thanh để đo âm lượng và đặc tính của tiếng ồn khi vòng bi quay. Có
thể phân biệt các hư hỏng của vòng bi như sự tróc vảy dựa trên đặc
tính bất thường của tiếng ồn.
 Rung động của vòng bi
Một thiết bị phân tích biểu đồ tần số dạng phổ được sử dụng để
đo độ lớn của rung động và sự phân bố của các tần số. Các kết quả
kiểm tra có thể xác định được các nguyên nhân của các bất thường
của vòng bi.Việc theo dõi những bất thường về rung động từ vòng
bi trong suốt thời gian vận hành là rất hữu ích trong việc bảo trì.

 Nhiệt độ vòng bi
Nhiệt độ vòng bi có thể dự tính được từ nhiệt độ đo được bên
ngoài vỏ của gối đỡ, mà còn có thể đo trực tiếp từ vòng ngoài của
vòng bi bằng một đầu đo đi xuyên qua một lỗ dầu trên vỏ
gối.Thông thường nhiệt độ vòng bi tăng lên từ từ sau khi khởi động
máy đến khi chạy ổn định sau khoảng 1-2 tiếng đồng hồ. Nhiệt độ
vòng bi khi chạy ổn định phụ thuộc vào tải, tốc độ quay và đặc tính
truyền nhiệt của máy. Sự bôi trơn không đủ hay lắp ráp không đúng
có thể gây ra nhiệt độ ổ bi tăng nhanh chóng.

 Ảnh hưởng của sự bôi trơn
• Giảm ma sát và mài mòn: màng dầu giúp giảm ma sát, sự mài
mòn và ngăn ngừa sự tiếp xúc trực tiếp của các chi tiết kim loại.
• Kéo dài tuổi thọ mỏi của kim loại: phụ thuộc vào độ nhớt và độ
dày của màng dầu giữa các bề mặt tiếp xúc. Màng dầu càng dày
sẽ giúp kéo dài tuổi thọ mỏi, và nếu độ nhớt thấp sẽ dẫn đến
màng dầu nhỏ và nếu độ nhớt quá thấp sẽ dẫn đến không đủ tạo
màng dầu.
• Giảm sự sinh nhiệt do ma sát và tác dụng làm mát.
• Có tác dụng làm kín và ngăn ngừa gỉ sét

 Chất bôi trơn
• Phụ thuộc vào điều kiện và mục đích sử dụng nhằm đạt được sự
vận hành tốt nhất cho vòng bi, mà ta chọn loại chất bôi trơn.
• Chất bôi trơn thường:
Bôi trơn bằng mỡ
Bôi trơn bằng dầu.

Vòng bi, bạc đạn, bearing

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

En vedette

En vedette (18)

Similaire à Vòng bi, bạc đạn, bearing

Similaire à Vòng bi, bạc đạn, bearing (20)

Vòng bi, bạc đạn, bearing