Vòng bi lăn nón cho tải trọng hướng kính và hướng trục kết hợp: khi nào cần chỉ định, và cách chọn bố trí ghép, lực dự tải và hiệu chỉnh

Loại bỏ vòng bi thuần hướng kính và vòng bi kính trước

Phép phân loại đầu tiên là hướng tải, không phải độ lớn tải. Con lăn nón chạy trên rãnh lăn nón trong tiếp xúc đường, và chính hình học đó cho phép chúng nhận đồng thời tải hướng kính và hướng trục — thành phần hướng trục theo một chiều duy nhất¹¹⁷.

Thiết kế vòng bi lăn trụ mang tải thuần hướng kính và không có khả năng hướng trục, nên không thể định cỡ cho vị trí mang đẩy dù giá trị hướng kính của nó lớn đến đâu¹¹.

Vòng bi kính nhận được tải trục, nhưng đánh đổi sức chứa lấy tốc độ: tiếp xúc điểm cho chúng tốc độ giới hạn và giá trị dN cao hơn, trong khi tiếp xúc đường cho vòng bi lăn tải trọng định mức động cơ bản cao hơn ở cùng đường kính lỗ và đường kính ngoài²⁶⁴.

Sự đánh đổi đó là toàn bộ quyết định thu nhỏ lại.

Nếu vị trí thực sự mang cả hai thành phần, vòng bi thuần hướng kính là dòng sai và vòng bi kính là sự thỏa hiệp về sức chứa; nếu thành phần hướng trục chỉ là phụ, hình phạt tốc độ và nhiệt của lăn nón không mua được gì.

Các nguồn không định lượng đường phân chia đó rơi ở đâu, nên phép phân loại phải được đánh giá từ ứng dụng chứ không từ một tỉ số công bố¹¹¹².

Chế độ tải có nặng đủ để biện minh cho lăn nón không?

Lăn nón được mô tả là lựa chọn phổ biến nơi tải kết hợp nặng và độ cứng vững quan trọng, và chúng xuất hiện trong hộp số ô tô con và xe tải, cụm bánh xe, thiết bị ngành kim loại và điện gió, xử lý vật liệu, khai mỏng và truyền động công nghiệp²⁵.

Cùng nguồn đó ghi chú các chế độ này thường liên quan điều kiện ô nhiễm và khắc nghiệt nơi thời gian vận hành liên tục là mối quan tâm chính — một phát biểu về mức nghiêm ngặt của ứng dụng chứ không phải về một con số tải²⁵.

Sự đánh đổi là nhiệt. Lăn nón sinh nhiệt hơi nhiều hơn lăn trụ, và hình phạt đó được chấp nhận vì chúng phù hợp tải kết hợp hướng kính và hướng trục¹².

Không nguồn nào trong bộ này cho ngưỡng Fa/Fr bằng số hay giới hạn độ lớn tải mà trên đó lăn nón phải được chọn thay vì kính hay lăn trụ, nên đánh giá độ lớn phải được thực hiện theo mức nghiêm ngặt của chế độ tải — va đập, ô nhiễm, yêu cầu độ cứng vững — rồi được xác nhận bằng phép tính giá trị định mức của nhà cung cấp^1172512.

Chuyển tải kết hợp thành tải tương đương và kiểm tra tuổi thọ

Giá trị định mức hướng kính và một tải hướng trục không so sánh trực tiếp được, nên hai thành phần được quy về một tải động tương đương P, rồi dùng trong công thức tuổi thọ định mức¹⁶.

Với tải kết hợp, dạng chuẩn là P = X·Fr + Y·Fa, trong đó X và Y phụ thuộc loại và hình học vòng bi; với lăn nón, một hệ số đẩy K được dùng thay thế¹⁷¹⁸.

Tải tương đương rồi đưa vào L10 = (C/P)^p × 1.000.000 vòng quay, với C là tải trọng định mức động cơ bản từ catalog¹⁷⁴.

Hệ quả thực tế là người mua không thể định cỡ vị trí lăn nón chỉ từ tải hướng kính, và không thể tính P nếu thiếu các hệ số mà nguồn không cung cấp.

Hãy yêu cầu nhà cung cấp nêu hệ số X/Y hay K mà nó dùng, trình bày P thu được, và cho tuổi thọ L10 tại tải và tốc độ mục tiêu¹⁷¹⁸.

Cũng lưu ý L10 là ước tính thống kê; bôi trơn, ô nhiễm, lệch trục và nhiệt độ có thể làm tuổi thọ thực lệch khỏi nó¹⁷.

Chọn cấu hình lắp

Vì lăn nón chỉ nhận tải trục theo một chiều, một vị trí phải kháng đẩy theo cả hai hướng cần nhiều hơn một dãy vòng bi — đó là lý do loại này thường được dùng thành cặp¹¹⁷.

Nơi hai bên cố định và tự do không được phân biệt và khoảng cách giữa các vòng bi đủ ngắn để độ co trục không ảnh hưởng đáng kể đến vận hành, một cặp vòng bi tiếp xúc góc hay lăn nón lắp ghép cặp là lộ trình được nêu, với khe hở hướng trục được hiệu chỉnh sau lắp bằng đai ốc hoặc tấm đệm².

Ghép cặp không phải hình dạng duy nhất. Bố trí lưng-chống-lưng (O/DB), mặt-đối-mặt (X/DF) và kiểu nối tiếp đều là các phương án được liệt kê, và kiểu nối tiếp được mô tả như một cách tăng khả năng tải hướng trục³.

Các nguồn liệt kê các bố trí này nhưng không cho quy tắc chọn giữa lưng-chống-lưng và mặt-đối-mặt theo hướng hay độ lớn tải, nên bố trí nên được thống nhất với nhà cung cấp theo hướng đẩy thực tế và độ cứng vững yêu cầu³.

Bộ ghép sẵn tại nhà máy hay ghép các vòng bi không khớp sẵn

Lựa chọn này quyết định ai làm công việc hiệu chỉnh. Bộ duplex ghép sẵn tại nhà máy đến với lực dự tải hay khe hở bên trong hướng trục đã được xác định bởi các vòng đệm kèm theo³.

Ghép các vòng bi không khớp sẵn chuyển công việc đó sang phía người mua: các kích thước hướng trục liên quan của các vòng bi và, khi áp dụng, của vỏ ổ trục phải được đo trước, một khe hở hướng trục mục tiêu được xác định, và với bố trí O, một vòng đệm trong được mài đến độ chính xác yêu cầu ngoài vòng đệm ngoài³.

Nếu cặp có lực dự tải nằm trong bố trí lưng-chống-lưng cứng vững xuyên qua vỏ ổ trục, bề rộng vỏ ổ trục cũng phải được xác định để tính chiều dài vòng đệm hiệu dụng³.

Đó là chi phí của lộ trình không khớp sẵn — đo đạc, một quyết định khe hở và các vòng đệm mài — và đáng được định giá so với phần trăm cao hơn của bộ ghép sẵn trước khi RFQ (yêu cầu báo giá) được gửi đi.

Chỉ định lực dự tải hay khe hở dưới dạng một con số hướng trục

Khe hở lăn nón không phải một con số hướng kính. Đo hướng kính là bất khả thi với lăn nón hai và bốn dãy và thường không được thực hiện; khe hở bên trong được định nghĩa thay bằng khe hở hướng trục, tức Bench End Play (BEP)²³.

Không có giá trị BEP tiêu chuẩn — chúng được thiết kế và quy định cho từng ứng dụng — nên cài đặt phải được tuyên bố dưới dạng một con số hướng trục cho chế độ tải cụ thể thay vì được chọn từ bảng khe hở³³.

Lực dự tải là đầu kia của cùng một cài đặt: nó áp một tải trục vĩnh viễn qua lò xo, vòng đệm hay giá đỡ cứng để loại bỏ khe hở bên trong và tăng độ cứng vững⁶²¹.

Phương pháp hiệu chỉnh thuộc về thông số kỹ thuật cùng với con số — tấm đệm hay đai ốc sau lắp, một vòng đệm mài, hay bố trí dự tải bằng lò xo²³.

Nhà cung cấp không thể báo giá hay xác minh một cài đặt được viết là "khe hở bình thường"; nó cần một giá trị hướng trục và phương pháp đạt được giá trị đó²³³³.

Kiểm tra tốc độ và nhiệt độ trước khi cam kết

Ưu điểm tải kết hợp được trả bằng dư địa tốc độ và nhiệt. Lăn nón sinh nhiệt hơi nhiều hơn lăn trụ, và vòng bi kính thường chạy nhanh hơn vòng bi lăn cỡ tương đương¹²²⁶.

Hai sở thích được nêu khung phép kiểm: giữ vỏ ổ trục dưới 60 °C, và soi kỹ bất kỳ tốc độ vận hành nào trong vòng 80% tốc độ giới hạn Nlim⁵.

Trên 60 °C, hướng dẫn đòi hỏi dầu chuyên dụng, kiểm tra mức liên tục và khoảng bôi trơn lại ngắn hơn nhiều nơi dùng mỡ⁵.

Nếu chế độ tải đã nằm gần một trong hai giới hạn, các phương án trung thực là đổi sơ đồ bôi trơn, giảm tốc độ, hay xem xét lại dòng vòng bi — không phải giả định lăn nón sẽ chịu được.

Không nguồn nào trong bộ này cho tốc độ giới hạn hay nhiệt độ vận hành cho phép bằng số cho một cỡ lăn nón hay phương pháp bôi trơn cụ thể, nên Nlim và kịch bản nhiệt phải được lấy từ catalog hay nhà cung cấp⁵¹²²⁶.

Các kiểm tra trước RFQ mà nguồn không trả lời được

Bằng chứng quyết định logic nhưng không quyết định các con số. Mỗi mục dưới đây là thứ nguồn để ngỏ, nên phải được yêu cầu từ nhà cung cấp thay vì giả định.

• ✓Xin nhà cung cấp hệ số X/Y hay hệ số đẩy K mà nó dùng, tải tương đương P thu được, và tuổi thọ L10 tại tải và tốc độ mục tiêu của bạn — không nguồn nào cho giá trị phổ quát [S17][S18].
• ✓Xin khe hở hướng trục mục tiêu (BEP) và phương pháp hiệu chỉnh cho bố trí cụ thể; không có giá trị khe hở lăn nón tiêu chuẩn [S23][S33].
• ✓Nêu rõ bạn mua bộ duplex ghép sẵn tại nhà máy hay ghép các vòng bi không khớp sẵn, và ai cung cấp các vòng đệm mài [S3].
• ✓Xác nhận bố trí (lưng-chống-lưng, mặt-đối-mặt hay nối tiếp) với hướng đẩy thực tế; nguồn không cho quy tắc lựa chọn [S3].
• ✓Xin tốc độ giới hạn và nhiệt độ vận hành cho phép cho vòng bi và phương pháp bôi trơn cụ thể, và đối chiếu với hai sở thích 60 °C và 80%-Nlim [S5].
• ✓Đặt cấp dung sai từ độ chính xác quay của trục tại điểm đỡ — Cấp 0 cho ứng dụng chung, Cấp 5 hoặc cao hơn cho ứng dụng đòi hỏi cao [S29][S13].
• ✓Kiểm tra độ lệch trục mà cách lắp thực sự gặp; giá trị định mức vòng bi kính, lăn nón và lăn trụ giả định nó nằm trong 0.0005 radian (0.03°) [S31].

Nơi các nguồn mâu thuẫn về khe hở

Hai quan điểm dưới đây không mâu thuẫn nhau trong thực tế — một giá trị hiệu chỉnh được không đồng nghĩa một giá trị tiêu chuẩn — nhưng người mua không nên coi khe hở lăn nón là thứ tra trong bảng được.

Điều các nguồn không xác lập

• Không có ngưỡng Fa/Fr bằng số hay quy tắc tỷ số tải để chọn vòng bi lô côn thay cho vòng bi bi hay lô trụ
• Không có hệ số X/Y hay giá trị hệ số đẩy K để tính tải động tương đương P
• Không có giá trị độ kẹp trước bằng số, dải khe hở trục hay dung sai cho bất kỳ ứng dụng cụ thể nào
• Không có quy tắc chọn giữa bố trí kiểu O và kiểu X theo hướng hay độ lớn tải
• Không có giá trị lắp ghép trục/vỏ, giới hạn độ đảo hay yêu cầu vuông góc vai trục cho bố trí đã chọn
• Không có dữ liệu thương mại: giá đơn vị, phần giá tăng của bộ ghép cặp, số lượng đặt tối thiểu, thời gian giao hàng, sẵn có tiêu chuẩn so với đặc biệt, hay chi phí đồ gá cho vỏ điều chỉnh được
• Không có báo cáo kiểm tra thực tế, chứng nhận vật liệu hay yêu cầu chứng nhận ngành được nêu tên cho vòng bi hay bộ ghép cặp
• Không có tốc độ giới hạn bằng số hay nhiệt độ hoạt động cho phép cho cỡ vòng bi lô côn hay phương pháp bôi trơn cụ thể
• Không có mục tiêu L10 hay Lnm cụ thể, hay phổ tải, cho ứng dụng của người mua