Chọn cấp khe hở hướng tâm (C2, CN, C3, C4) từ lắp ghép và nhiệt độ: Những gì bằng chứng giải quyết và những gì bạn phải lấy từ ISO 5753-1

Cấp bạn chỉ định là khe hở còn lại sau khi lắp và làm nóng

Khe hở hướng tâm của vòng bi được đo trên bàn thử, trước khi lắp. Ép vòng trong lên trục có lắp ghép độ dôi làm vòng giãn ra, làm giảm khe hở ban đầu đó¹¹.

Cho vòng bi chạy và để vòng trong nóng hơn vòng ngoài, sự giãn nở chênh lệch lấy đi thêm khe hở². Do đó cấp in trên hộp chỉ là điểm khởi đầu, không phải điều kiện vận hành.

Đây là lý do tại sao một bản vẽ hoặc báo giá ghi C3 mà không nêu lắp ghép trục và ổ trục và nhiệt độ vòng dự kiến thì chưa phải là một đặc tính kỹ thuật. Bạn không thể chỉ từ cấp mà biết vòng bi sẽ chạy có khe hở hay không.

Hãy yêu cầu cấp lắp ghép và cơ sở nhiệt độ cùng với ký hiệu khe hở, sau đó kiểm tra rằng khe hở còn lại là dương ở nhiệt độ vận hành¹¹.

Một ước tính đã được tính toán của một nhà cung cấp cho thấy quy mô tổn thất: lắp ghép k6 trên trục 30 mm lấy đi khoảng 12 µm, và chênh lệch nhiệt độ vòng 50 °C lấy đi thêm 5–10 µm²⁵.

Hãy coi đó là ước tính của nguồn đó cho trường hợp đó, không phải quy tắc cho kích thước lỗ của bạn.

Loại trừ bất kỳ cấp nào sẽ chạy ở khe hở bằng không hoặc âm

Nếu lắp ghép và nhiệt độ cùng nhau tiêu hao nhiều khe hở hơn mức vòng bi được chế tạo, các phần tử lăn bị nén trước. Ma sát tăng, vòng bi chạy nóng hơn, các vòng giãn nở thêm và khe hở càng âm hơn.

Một nhà cung cấp vòng bi mô tả đây là vòng lặp nhiệt chạy trốn kết thúc bằng hư hỏng nhanh khi vòng bi vượt quá khả năng chịu đựng của chất bôi trơn¹¹.

Một nguồn khác nêu kết quả tương tự ngắn gọn hơn: khe hở quá nhỏ gây ma sát quá mức, nóng nhanh và kẹt¹⁸. Đó là chế độ hư hỏng bạn đang loại trừ khi chọn cấp.

Đó không phải là cơ chế mài mòn bạn có thể kiểm tra sau này; đó là điều kiện vận hành phải tránh ngay từ thiết kế.

Nếu ước tính lắp ghép và nhiệt độ của bạn để lại ít hoặc không có khe hở còn lại trên giấy, thì cấp đó quá chặt cho nhiệm vụ, bất kể danh mục nói gì.

Điều các nguồn không đưa ra là ngưỡng khe hở còn lại để thiết kế, hoặc công thức chuyển đổi đầu vào lắp ghép và nhiệt độ thành con số tổn thất khe hở. Những điều đó phải đến từ nhà cung cấp vòng bi hoặc tiêu chuẩn áp dụng.

Để loại tải quyết định lắp ghép trước khi động đến cấp

Lắp ghép là yếu tố tiêu hao khe hở, vì vậy quyết định lắp ghép phải đến trước. Vòng chịu tải quay phải có lắp ghép độ dôi; mức độ dôi phụ thuộc vào loại vòng bi, kích thước và điều kiện vận hành¹.

Khi hướng tải không xác định, đặc biệt với tải nặng, một nhà sản xuất vòng bi khuyến nghị lắp ghép độ dôi trên cả hai vòng¹.

Hai lắp ghép độ dôi lấy đi khe hở từ cả hai phía của vòng bi, vì vậy cấp phải được chọn sau quyết định đó, không phải trước. Cấp dung sai ổ trục theo cùng logic.

Đối với tải vòng ngoài đứng yên, H6, G6, J6 hoặc J7 là những lựa chọn thông thường; đối với tải vòng ngoài không xác định hoặc quay, K7 hoặc M7^10,15.

Về phía trục, tải vòng trong quay nhẹ đến bình thường dùng js6, k6 hoặc m6, trong khi tải nặng hoặc va đập chuyển sang n6, p6 hoặc r6¹⁵. Tải nặng hoặc va đập cũng đòi hỏi khe hở bên trong lớn hơn tiêu chuẩn¹⁹.

Hãy xử lý trường hợp tải trước: vòng nào quay tương đối với tải, và tải nặng đến đâu. Câu trả lời cho bạn biết bạn cam kết bao nhiêu độ dôi, và do đó lắp ghép sẽ ăn bao nhiêu khe hở ban đầu trước khi xét đến nhiệt độ.

Hiệu chỉnh chênh lệch nhiệt độ vòng theo đúng hướng

Vòng trong nóng hơn giãn nở và lấy đi khe hở; vòng ngoài nóng hơn làm giãn ổ trục và tăng khe hở². Hướng quan trọng hơn độ lớn, vì nó quyết định bạn tăng một cấp hay giữ nguyên.

Khi có chênh lệch nhiệt độ giữa vòng trong và vòng ngoài, ví dụ động cơ của một nhà sản xuất vòng bi chỉ định khe hở lớn hơn Normal, C3⁴. Khi vòng ngoài nóng hơn, hiệu ứng nhiệt có lợi và không cần dung sai nhiệt.

Vòng bi lớn có quy tắc ổ trục riêng gắn với cùng vật lý. Trên 250 mm đường kính ngoài, nếu vòng ngoài nóng hơn ổ trục hơn 10 °C, G7 thay thế H7, và F7 thay thế G7¹⁰.

Đó là hiệu chỉnh dung sai ổ trục, không phải thay đổi cấp khe hở, và áp dụng cho trường hợp vòng bi lớn mà nguồn nêu.

Một nhà sản xuất vòng bi đưa ra mối quan hệ về mức chênh lệch nhiệt độ vòng bi-ổ trục xuất hiện tại bề mặt lắp ghép: khoảng 0,10 đến 0,15 lần chênh lệch đó¹⁷.

Đó là đầu vào khởi đầu để ước tính tổn thất độ dôi, không phải hệ số hiệu chỉnh khe hở. Không nguồn nào trong bộ này đưa ra con số thay đổi khe hở µm/°C, vì vậy bản thân dung sai nhiệt phải được xác nhận với nhà cung cấp.

Chọn cấp khởi đầu, sau đó kiểm tra các ngoại lệ

Normal (CN) là điểm khởi đầu hợp lý khi nhiệt độ ổn định, lắp ghép nhẹ và bạn cần dẫn hướng trục chính xác⁹.

C2 còn chặt hơn và phù hợp với công việc yêu cầu độ đảo tối thiểu ở nhiệt độ kiểm soát với lắp ghép nhẹ, như dụng cụ và thiết bị đo; nó có ít biên an toàn chống lại lắp ghép độ dôi hoặc tăng nhiệt độ bất ngờ²⁵.

C3 là bước tăng cho nhiệt độ vận hành cao liên tục, lắp ghép độ dôi nặng hoặc tốc độ trên phạm vi tiêu chuẩn⁹. C4 là bước tiếp theo, dành cho nhiệt độ cực đoan, chênh lệch nhiệt trục-ổ trục lớn, ổ trục thành mỏng hoặc lệch trục nghiêm trọng⁹.

Ngoại lệ khiến người mua bất ngờ là loại vòng bi. Đối với vòng bi lăn hình trụ, khe hở Normal thường được ưa chuộng hơn C3, vì những vòng bi đó đã chạy với lắp ghép chặt hơn và khe hở ban đầu lớn hơn¹².

Do đó, mặc định C3 mang từ đặc tính kỹ thuật động cơ sang vòng bi lăn hình trụ là điểm khởi đầu sai cho loại vòng bi đó.

Một nhà cung cấp nêu C3 là tiêu chuẩn công nghiệp cho động cơ điện và C4 cho trục cán thép, con lăn lò nung và trục sấy giấy²⁵. Một nguồn khác gọi C3 là mặc định cho nhiều động cơ công nghiệp và hộp số thông dụng⁹.

Đó là quan điểm của nhà cung cấp về thực tiễn phổ biến, không phải yêu cầu tiêu chuẩn. Hãy kiểm tra loại vòng bi và trường hợp lắp ghép và nhiệt độ thực tế trước khi áp dụng chúng.

Một cấp lên hoặc xuống thực sự tiêu tốn của bạn những gì

Các hướng phạt nhất quán giữa các nguồn mặc dù quy mô của chúng không được định lượng. Đi quá chặt một cấp và bạn có nguy cơ rơi vào con đường nóng và kẹt đã mô tả trước đó¹⁸.

Đi quá lỏng một cấp và vòng bi mất dẫn hướng trục: độ rung tăng và phân bố tải trên các phần tử lăn trở nên không đều¹⁸.

Khe hở cũng ảnh hưởng đến tiếng ồn, độ võng, ứng suất nhiệt và tuổi thọ mỏi, vì vậy lựa chọn không chỉ giới hạn ở câu hỏi kẹt². Câu trả lời về tiếng ồn và độ rung phụ thuộc vào loại vòng bi chứ không theo một quy tắc duy nhất.

Một nhà cung cấp tuyên bố khe hở C3 giúp giảm rung và bù lệch trục nhẹ¹⁶.

Ngược lại, đối với vòng bi lăn hình trụ, khe hở Normal với lắp ghép bình thường giữ vùng chịu tải phù hợp và giảm nguy cơ tiếng ồn và xước, và dải C2 trên được cung cấp để giảm tiếng ồn hơn nữa¹².

Nếu động lực của bạn là tiếng ồn thấp, cấp có lợi phụ thuộc vào loại vòng bi bạn đang chỉ định. Không nguồn nào trong bộ này định lượng thay đổi tuổi thọ mỏi hoặc khả năng chịu tải từ một bước cấp.

Nếu quyết định của bạn phụ thuộc vào con số đó, nó phải đến từ tính toán của nhà cung cấp vòng bi, không phải từ quy tắc ngón tay.

Xác minh khe hở giao hàng trước khi chấp nhận lô

Kiểm tra khe hở trên bàn thử không cho kết quả giống giá trị danh mục, vì tải đo chính nó mở rộng khe hở.

Bảng của một nhà sản xuất vòng bi yêu cầu giá trị đo được hiệu chỉnh bằng cách cộng thêm lượng trong bảng cho tải đo trước khi so sánh với dải cấp²¹.

Không có hiệu chỉnh đó, số đọc lớn hơn khe hở thực, vì vậy một vòng bi chặt hơn cấp bạn đặt có thể vượt qua kiểm tra.

• ✓Xác nhận bản vẽ hoặc đơn đặt hàng nêu cấp khe hở và cấp lắp ghép cùng nhau, không chỉ cấp.
• ✓Lấy dải số theo cấp và đường kính lỗ từ ISO 5753-1 hoặc danh mục của nhà cung cấp trước khi viết giới hạn chấp nhận.
• ✓Yêu cầu nhà cung cấp cung cấp giá trị hiệu chỉnh tải đo áp dụng cho kích thước lỗ và cấp của bạn.
• ✓Nêu rõ khe hở được kiểm tra trước hay sau khi lắp, và hiệu chỉnh cho lắp ghép nếu kiểm tra sau.
• ✓Đối với vòng bi lăn hình trụ, xác nhận khe hở Normal là điểm khởi đầu dự định thay vì mặc định C3 mang sang.

Nơi các nguồn không đồng ý

Cấp mặc định cho nhiệm vụ kiểu động cơ là câu hỏi mở chính, và các con số khe hở được công bố duy nhất trong bộ này đến từ một trang nhà cung cấp. Hãy đọc cả hai phía trước khi cố định cấp trong đặc tính kỹ thuật.

Trước khi yêu cầu báo giá

• Bằng chứng chưa làm rõ điều này — hãy nêu với nhà cung cấp: trong tập bằng chứng này không có bảng số liệu đầy đủ về khe hở theo cấp và đường kính lỗ (C2, CN, C3, C4, C5) từ tiêu chuẩn ràng buộc hay nguồn kỹ thuật uy tín; hãy lấy từ ISO 5753-1 hoặc nhà cung cấp vòng bi.
• Bằng chứng chưa làm rõ điều này — hãy nêu với nhà cung cấp: không có công thức đọc được để tính lượng khe hở mất đi do ép lỡ và chênh nhiệt độ; các công thức trong nguồn là hình ảnh. Hãy yêu cầu nhà cung cấp tính mức hao hụt cho lỗ, khớp lắp và nhiệt độ của bạn.
• Bằng chứng chưa làm rõ điều này — hãy nêu với nhà cung cấp: không có quy tắc uy tín nào về thay đổi khe hở theo µm/°C hay theo dải tốc độ; đừng áp hệ số nào từ bài viết này.
• Bằng chứng chưa làm rõ điều này — hãy nêu với nhà cung cấp: trong tập bằng chứng này không có bảng ánh xạ trực tiếp từ một khớp lắp trục hay vỏ cụ thể (k5, m5, j5, H7, J7, K7) sang cấp khe hở khuyến nghị; quy tắc lắp ghép chỉ được lập luận bằng văn xuôi.
• Bằng chứng chưa làm rõ điều này — hãy nêu với nhà cung cấp: không có định lượng hình phạt lên tuổi mỏi, khả năng chịu tải hay phát nhiệt khi đổi một cấp; hãy yêu cầu nhà cung cấp nếu quyết định phụ thuộc vào nó.
• Bằng chứng chưa làm rõ điều này — hãy nêu với nhà cung cấp: không có giá trị hiệu chỉnh tải đo hay tiêu chí nghiệm thu theo từng cấp; hãy lấy từ nhà cung cấp hoặc tiêu chuẩn trước khi soạn điều khoản nghiệm thu.
• Yêu cầu báo giá bằng văn bản nêu rõ cơ sở giá, số lượng đặt hàng tối thiểu, chi phí đồ gá, điều kiện thanh toán và thời gian sản xuất.
• Bằng chứng chưa làm rõ điều này — hãy nêu với nhà cung cấp: cấp C5 không được nguồn nào trong tập này đề cập.
• Yêu cầu bản đặc tả đầy đủ kèm đơn vị, điều kiện thử và các giả định cấu hình.