Vòng đệm hình cầu liên lạc góc Các nguyên tắc chính và các ứng dụng công nghiệp

Vòng bi cầu tiếp xúc góc: Độ chính xác dưới áp lực

Trong trung tâm của máy móc quay tốc độ cao, vòng bi âm thầm chịu đựng áp lực từ mọi hướng. Khi những áp lực này không chỉ bao gồm lực hướng tâm mà còn cả lực dọc trục, vòng bi thông thường thường không đủ. Đây là nơi vòng bi cầu tiếp xúc góc nổi lên như giải pháp lý tưởng, với thiết kế độc đáo có khả năng xử lý tải trọng hướng tâm và dọc trục kết hợp, đồng thời đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị.

Vòng bi cầu tiếp xúc góc là vòng bi con lăn có các chuyển vị tương đối giữa các rãnh bên trong và bên ngoài dọc theo trục của vòng bi. Đặc điểm cấu trúc này cho phép chúng chịu được tải trọng kết hợp — đồng thời quản lý cả lực hướng tâm và lực dọc trục. So với vòng bi cầu rãnh sâu, chúng thể hiện khả năng chịu tải dọc trục vượt trội, đặc biệt trong các ứng dụng tốc độ cao, độ chính xác cao như trục chính của máy công cụ và dụng cụ chính xác.

Vòng bi bao gồm bốn thành phần chính: vòng trong, vòng ngoài, bi thép và lồng. Các rãnh trên cả hai vòng có thiết kế hình vòm, nơi các viên bi lăn giữa chúng. Chuyển vị tương đối tạo ra góc tiếp xúc — đặc điểm xác định của các vòng bi này. Khi chịu tải, ứng suất tiếp xúc phát triển giữa các viên bi và rãnh, truyền lực qua các điểm tiếp xúc.

Góc tiếp xúc — được tạo thành bởi đường nối các điểm tiếp xúc bi-rãnh được chiếu lên mặt phẳng hướng tâm và một đường vuông góc với trục của vòng bi — xác định khả năng chịu tải dọc trục. Các góc phổ biến bao gồm 15°, 25°, 30° và 40°. Các góc nhỏ hơn phù hợp với tốc độ quay cao với tải dọc trục nhẹ hơn, trong khi các góc lớn hơn phù hợp với tải dọc trục nặng hơn ở tốc độ thấp hơn. Việc chọn góc thích hợp chứng minh là điều cần thiết để có hiệu suất tối ưu.

Vòng bi tiếp xúc góc thường yêu cầu lắp đặt theo cặp để cân bằng tải dọc trục. Có ba cách sắp xếp chính:

• Lưng đối lưng (DB): Các vòng ngoài đối diện nhau, mang lại độ cứng cao và khả năng chống lại các mômen nghiêng.
• Mặt đối mặt (DF): Các vòng trong đối diện nhau, phù hợp với độ lệch trục lớn hơn với các yêu cầu đồng trục thấp hơn.
• Song song (DT): Cả hai vòng bi chia sẻ hướng tải, xử lý tải dọc trục đơn hướng đáng kể trong khi yêu cầu phân phối tải cẩn thận.

Những vòng bi này phục vụ các chức năng quan trọng trong nhiều ngành:

• Trục chính máy công cụ: Cung cấp độ chính xác, độ cứng và tốc độ quay theo yêu cầu của các trung tâm gia công.
• Dụng cụ chính xác: Duy trì sự ổn định trong thiết bị quang học và thiết bị đo lường.
• Hệ thống ô tô: Chịu được tải trọng phức tạp trong moay ơ bánh xe và hộp số.
• Thành phần hàng không vũ trụ: Đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy cao trong động cơ phản lực và càng hạ cánh.

Việc lựa chọn vòng bi thích hợp yêu cầu đánh giá một số yếu tố:

• Độ lớn và hướng của tải hướng tâm/dọc trục
• Tốc độ quay hoạt động
• Cấp độ chính xác yêu cầu
• Phạm vi nhiệt độ hoạt động
• Phương pháp bôi trơn (dầu hoặc mỡ)

Việc triển khai chính xác vòng bi cầu tiếp xúc góc sẽ tăng cường đáng kể hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị, khiến chúng trở nên không thể thiếu trong các hệ thống cơ khí hiện đại.