Vòng bi là một thành phần quan trọng trong các thiết bị cơ khí đương đại. Chức năng chính của nó là hỗ trợ cơ quay cơ học, giảm hệ số ma sát và đảm bảo độ chính xác khi quay của nó.

Nguồn gốc của sự phát triển bạc đạn

Lịch sử phát triển của vòng bi

Hình thức ban đầu của ổ trục chuyển động thẳng là đặt một hàng thanh gỗ dưới một hàng thanh trượt. Vòng bi chuyển động thẳng hiện đại sử dụng nguyên lý hoạt động tương tự, nhưng đôi khi sử dụng bi thay vì con lăn. Ổ trục quay đơn giản nhất là ổ trục ống lót, nó chỉ là một ống lót được kẹp giữa bánh xe và trục. Thiết kế này sau đó đã được thay thế bằng các ổ lăn, thay thế ống lót , mỗi con như một bánh xe riêng biệt.

Một ví dụ ban đầu về ổ bi đã được tìm thấy trên một con tàu La Mã cổ đại được đóng vào năm 40 trước Công nguyên tại Hồ Nami, Ý: một ổ bi bằng gỗ được sử dụng để đỡ mặt bàn quay. Leonardo da Vinci được cho là đã mô tả một vòng bi vào khoảng năm 1500. 

Trong số các yếu tố non khác nhau của ổ bi, một điểm rất quan trọng là giữa các viên bi sẽ có va chạm, gây thêm ma sát. Nhưng điều này có thể được ngăn chặn bằng cách đặt các quả bóng trong lồng nhỏ. 

Vào thế kỷ 17, Galileo đã mô tả sớm nhất về ổ bi "lồng bi". Vào cuối thế kỷ XVII, C. Vallo người Anh đã thiết kế và sản xuất ổ bi , được lắp trên xe thư để sử dụng thử, và P. Worth người Anh đã nhận được bằng sáng chế về ổ bi. Vòng bi lăn được phát minh bởi thợ đồng hồ John Harrison vào năm 1760 để sản xuất đồng hồ bấm giờ H3. Vào cuối thế kỷ XVIII, HR Hertz ở Đức đã xuất bản một bài báo về ứng suất tiếp xúc của ổ bi. 

Trên cơ sở thành tựu của Hertz, R. Striebeck người Đức, A.Palmgren người Thụy Điển và những người khác đã thực hiện một số lượng lớn các thí nghiệm, góp phần phát triển lý thuyết thiết kế và tính toán tuổi thọ mỏi của ổ lăn. Sau đó, NP Petrov người Nga đã áp dụng định luật độ nhớt của Newton để tính ma sát ổ trục. Bằng sáng chế đầu tiên cho kênh bóng do Philip Vaughan của Carmarthen có được vào năm 1794.Năm 1883, Friedrich Fischer đưa ra ý tưởng sử dụng các máy móc sản xuất phù hợp để mài các viên bi thép , điều này đã đặt nền móng cho ngành công nghiệp vòng bi. Người Anh O. Reynolds đã thực hiện một phân tích toán học về khám phá của Thor và suy ra phương trình Reynolds , đặt nền tảng cho lý thuyết bôi trơn thủy động lực học.

Toàn cảnh ngành công nghiệp bạc đạn

Theo số liệu của Cục Thống kê Quốc gia, năm 2011, có 1.416 doanh nghiệp trong ngành sản xuất bạc đạn của Trung Quốc (doanh thu bán hàng hàng năm hơn 20 triệu nhân dân tệ), với tổng giá trị sản lượng công nghiệp là 193,111 tỷ nhân dân tệ, so với cùng kỳ năm ngoái. -năm tăng 27,59%; doanh thu bán hàng là 191,097 tỷ nhân dân tệ, tăng 30,30% so với cùng kỳ năm trước; tổng lợi nhuận là 12,523 tỷ nhân dân tệ, tăng 26,54% so với năm trước. Người ta ước tính rằng đến năm 2015, sản lượng vòng bi của Trung Quốc dự kiến ​​sẽ vượt 28 tỷ bộ, và thu nhập từ hoạt động kinh doanh chính dự kiến ​​đạt 210 tỷ nhân dân tệ, trở thành cơ sở sản xuất và bán vòng bi lớn nhất thế giới.

Hiện nay, ngành công nghiệp bạc đạn của nước ta chủ yếu phải đối mặt với ba vấn đề nổi cộm: sản xuất công nghiệp tập trung thấp, khả năng đổi mới và nghiên cứu phát triển thấp và trình độ công nghệ sản xuất thấp.

Thứ nhất, mức độ tập trung sản xuất của ngành thấp. Trên thế giới mang lại doanh số khoảng 30 tỷ đô la Mỹ, tám công ty đa quốc gia lớn trên thế giới chiếm 75% đến 80%. Hai công ty Đức chiếm 90% tổng số toàn quốc, năm công ty Nhật Bản chiếm 90% tổng số quốc gia, và một công ty Hoa Kỳ chiếm 56% tổng số quốc gia. Doanh số của 10 công ty chịu lực lớn nhất ở nước tôi, bao gồm cả ZWZ, chỉ chiếm 24,7% toàn ngành, và mức độ tập trung sản xuất của 30 công ty hàng đầu chỉ là 37,4%.

Thứ hai, khả năng R&D và đổi mới thấp. Công tác nghiên cứu lý luận cơ bản của toàn ngành còn yếu, việc tham gia xây dựng các tiêu chuẩn quốc tế còn yếu, ít công nghệ ban đầu và ít sản phẩm được cấp bằng sáng chế.

Hiện tại, công nghệ thiết kế và chế tạo của chúng ta về cơ bản là nhái, khả năng phát triển sản phẩm của chúng ta còn thấp, các ổ trục hỗ trợ và bảo dưỡng của động cơ chính về cơ bản là nhập khẩu.

Thứ ba, trình độ công nghệ chế tạo thấp. Sự phát triển của công nghệ chế tạo và công nghệ thiết bị quá trình trong ngành công nghiệp bạc đạn của nước ta còn chậm, tốc độ quay điều khiển số thấp, mức độ tự động hóa trong mài thấp, cả nước chỉ có hơn 200 dây chuyền sản xuất tự động.

Các quy trình và thiết bị xử lý nhiệt tiên tiến quan trọng đối với tuổi thọ và độ tin cậy của vòng bi, chẳng hạn như hệ thống sưởi bảo vệ bầu khí quyển có kiểm soát, tinh chế kép, làm nguội bainite, v.v., có độ phủ thấp và nhiều vấn đề kỹ thuật không tạo được đột phá. 

Việc nghiên cứu phát triển các mác thép mới của thép chịu lực, nâng cao chất lượng thép, nghiên cứu phát triển các công nghệ liên quan như bôi trơn, làm mát, làm sạch và mài mòn dụng cụ không thể đáp ứng được yêu cầu nâng cao trình độ và chất lượng của sản phẩm chịu lực. Kết quả là chỉ số khả năng xử lý thấp, tính nhất quán kém, phân tán kích thước gia công sản phẩm lớn, chất lượng vốn có của sản phẩm không ổn định, ảnh hưởng đến độ chính xác, hiệu suất, tuổi thọ và độ tin cậy của ổ trục.

Thông số vòng bi

Tuổi thọ vòng bi

Dưới một tải trọng nhất định , số vòng quay hoặc số giờ mà ổ trục trải qua trước khi xuất hiện vết rỗ được gọi là tuổi thọ ổ trục.

Tuổi thọ của ổ lăn được xác định bằng số vòng quay (hoặc số giờ làm việc ở một tốc độ nhất định): trong vòng đời này, ổ trục phải có hư hỏng mỏi ban đầu (bong tróc hoặc sứt mẻ) trên bất kỳ vòng hoặc lăn nào của ổ trục. các yếu tố. 

Tuy nhiên, dù trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm hay trong thực tế sử dụng, có thể thấy rõ rằng tuổi thọ thực tế của các vòng bi có cùng hình dáng bên ngoài trong cùng điều kiện làm việc là rất khác nhau. Ngoài ra, có một số định nghĩa khác nhau về "tuổi thọ" của vòng bi, một trong số đó được gọi là "tuổi thọ làm việc", cho biết tuổi thọ thực tế mà vòng bi có thể đạt được trước khi hỏng là do mòn, hư hỏng thường không phải do mệt mỏi, nhưng Gây ra bởi mài mòn, ăn mòn, hư hỏng con dấu, v.v.

Để xác định tiêu chuẩn của tuổi thọ vòng bi, tuổi thọ của vòng bi và độ tin cậy có liên quan với nhau.

Do sự khác biệt về độ chính xác chế tạo và tính đồng nhất của vật liệu, ngay cả cùng một lô vòng bi có cùng vật liệu và kích thước, được sử dụng trong cùng điều kiện làm việc cũng có tuổi thọ khác nhau. Nếu tuổi thọ thống kê là 1 đơn vị, thì tuổi thọ tương đối dài nhất là 4 đơn vị, ngắn nhất là 0,1-0,2 đơn vị và tỷ lệ giữa tuổi thọ dài nhất và tuổi thọ ngắn nhất là 20-40 lần. 90% vòng bi không tạo ra ăn mòn rỗ, và số vòng quay hoặc giờ trải qua được gọi là tuổi thọ định mức của vòng bi  .

Tải động định mức bạc đạn

Để so sánh khả năng chịu lực chống lại sự ăn mòn rỗ của ổ trục, khi tuổi thọ danh định của ổ trục được quy định là một triệu vòng quay (106), tải trọng tối đa có thể được hỗ trợ là định mức tải trọng động cơ bản , được biểu thị bằng C.

Có nghĩa là, dưới tác dụng của tải trọng động danh định C, độ tin cậy của loại ổ trục này làm việc trong một triệu vòng quay (106) mà không hỏng rỗ là 90%. C càng lớn thì khả năng chịu lực càng cao.

Xếp hạng tải động cơ bản

1. Vòng bi hướng tâm đề cập đến tải trọng hướng tâm thuần túy

2. Vòng bi cầu lực đẩy đề cập đến tải trọng dọc trục thuần túy

3. Vòng bi lực đẩy hướng tâm đề cập đến thành phần hướng tâm tạo ra dịch chuyển hướng tâm thuần túy

Phân loại cấu trúc

Phân loại vòng bi

Vòng bi trượt

Ổ trượt không có vòng trong và vòng ngoài cũng như các phần tử lăn, và thường được làm bằng vật liệu chịu mài mòn . Thường được sử dụng ở tốc độ thấp, tải nhẹ và các bộ phận quay cơ khí khó bôi trơn và bảo dưỡng.

ổ trục đồng bằng hình cầu

Mặt tiếp xúc trượt của ổ trượt trơn có dạng hình cầu, chủ yếu thích hợp cho chuyển động lắc lư, chuyển động nghiêng và chuyển động quay.

• Vòng bi lăn được chia thành vòng bi hướng tâm và vòng bi đẩy tùy theo hướng tải hoặc góc tiếp xúc danh nghĩa mà chúng có thể chịu . Trong số đó, ổ trục tiếp xúc xuyên tâm là ổ trục hướng tâm có góc tiếp xúc danh nghĩa bằng 0 và ổ trục tiếp xúc góc hướng tâm là ổ trục hướng tâm có góc tiếp xúc danh định lớn hơn 0 đến 45. Vòng bi tiếp xúc với trục là ổ đỡ có góc tiếp xúc danh nghĩa là 90 và ổ trục tiếp xúc với góc đẩy là ổ trục có góc tiếp xúc danh nghĩa lớn hơn 45 nhưng nhỏ hơn 90.
• Theo hình dạng của các phần tử lăn, nó có thể được chia thành ổ bi và ổ lăn . Ổ lăn được chia thành ổ lăn hình trụ, ổ lăn kim, ổ lăn côn và ổ lăn hình cầu tùy theo các loại con lăn .
• Tùy thuộc vào việc nó có thể tự căn chỉnh trong quá trình làm việc hay không, nó có thể được chia thành các ổ trục tự căn chỉnh ---- rãnh có hình cầu, có thể thích ứng với độ lệch góc và chuyển động góc giữa hai đường trục của mương và không căn chỉnh vòng bi (vòng bi cứng ) ---- Vòng bi có thể chống lại độ lệch góc của đường trục giữa các rãnh.
• Theo số hàng của phần tử lăn , nó được chia thành ổ trục đơn , ổ trục kép và ổ trục nhiều dãy .
• Tùy thuộc vào việc các bộ phận của nó (vòng) có thể tách rời được hay không, nó có thể được chia thành vòng bi có thể tách rời và vòng bi không thể tách rời.
• Theo hình dạng cấu trúc của nó (nếu không có rãnh trám, có vòng trong và vòng ngoài và hình dạng của măng sông, cấu trúc của sườn, và thậm chí có lồng, v.v.), nó cũng có thể được phân chia. thành nhiều kiểu cấu trúc khác nhau.
• Theo đường kính ngoài của nó, nó được chia thành vòng bi nhỏ (<26mm), vòng bi nhỏ (28-55mm), vòng bi trung bình và nhỏ (60-115), vòng bi trung bình và lớn (120-190mm), vòng bi lớn (200- 430mm) và các vòng bi đặc biệt. Vòng bi lớn (> 440mm).
• Theo lĩnh vực ứng dụng, nó được chia thành ổ trục động cơ , ổ trục máy cán , ổ trục chính , v.v.
• Theo vật liệu, nó được chia thành vòng bi gốm , vòng bi nhựa , v.v.

Xem thêm: Bạc đạn SKF