Tải trước là gì?
Tải trước thường là một khái niệm bị hiểu sai và bị cả nhà thiết kế cũng như người sử dụng ổ trục bỏ qua. Một trong những bước cuối cùng trong quy trình sản xuất ổ trục là lắp ráp các bộ phận riêng lẻ của ổ trục: vòng ngoài, vòng trong, bi và bộ phận giữ (hoặc bộ phận tách bi). Khi các vòng bi được lắp ráp, cần phải có một lượng khe hở bên trong được kiểm soát, hoặc độ lỏng giữa các vòng và bi. Điều này được gọi là thử xuyên tâm trong hầu hết các danh mục vòng bi.
“Tuy nhiên, trong một số ứng dụng nhất định, khe hở bên trong này phải được loại bỏ để một cặp vòng bi hoạt động bình thường. Ông nói: Việc áp dụng tải trọng hướng trục lên một cặp ổ trục– nhằm mục đích loại bỏ các khe hở tự do bên trong– được gọi là tải trước.
Lợi ích của tải trước vòng bi bao gồm:
- Độ chính xác khi quay và định vị trục chính xác
- Loại bỏ hoặc giảm bóng trượt
- Kiểm soát và giảm độ lệch hướng trục và hướng tâm dưới tải trọng tác dụng
- Giảm tiếng ồn
- Chia tải giữa các ổ trục
Có ứng dụng cụ thể nào mà tải trước là quan trọng không?
“Tải trước rất quan trọng trong hầu hết các ứng dụng có độ chính xác cao và tốc độ cao, đặc biệt là khi yêu cầu độ chính xác về vị trí và quay. “Nếu, trong các điều kiện vận hành, bạc đạn có hoạt động hướng tâm. Điều này có nghĩa là một vòng bi có thể được di chuyển hướng tâm và hướng trục so với vòng bi kia. Với vòng quay, sự lỏng lẻo này chuyển thành độ lắc lư hoặc độ lệch không lặp lại.”
“Chuyển động này không thể chấp nhận được trong các ứng dụng như trục chính của máy công cụ, động cơ điện, bộ mã hóa quang học, đồng hồ đo lưu lượng và dụng cụ cầm tay tốc độ cao. Việc áp dụng tải trước theo trục buộc các quả bóng tiếp xúc với rãnh lăn, tạo ra một góc tiếp xúc khiến quả bóng quay trong một mặt phẳng có chu vi đồng nhất.”
Các phương pháp phổ biến nhất để tải trước vòng bi bạc đạn là gì?
Các phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để tải trước ổ bi bao gồm:
Tải trước lò xo: đơn giản, không tốn kém và nên là sự cân nhắc đầu tiên của nhà thiết kế. Lò xo cuộn hoặc vòng đệm lò xo sóng được sử dụng phổ biến nhất, nhưng cũng có nhiều loại lò xo khác nhau. Lò xo được sử dụng để ép các đường đua lại với nhau hoặc tách rời nhau.
“Tải trước bằng lò xo cung cấp tải trước tương đối ổn định vì nó ít nhạy cảm hơn với sự giãn nở nhiệt chênh lệch và có thể điều chỉnh độ lệch. Tải trước lò xo sử dụng một vòng nổi giúp giảm mức độ rung truyền từ vòng bi, làm cho nó trở thành lựa chọn tốt trong các ứng dụng nhạy cảm với tiếng ồn. Tuy nhiên, các loại lắp ghép này sẽ có độ cứng tối thiểu. Thông thường, lò xo được định vị để đẩy vào vòng không quay.”
Tải trước ràng buộc cố định đạt được bằng cách cố định cơ học vị trí “như đã tải trước” của các vòng trong và ngoài của mỗi ổ trục. Điều này thường được thực hiện bằng phương pháp trọng lượng chết. Với tải trước trọng lượng chết, chất kết dính được sử dụng để cố định các vòng vào vị trí trong khi được giữ cố định với trọng lượng bằng với lượng tải trước đã chỉ định. Khi chất kết dính đã được xử lý, trọng lượng sẽ được loại bỏ.
“Vẫn còn một phương pháp khác để tải trước ràng buộc cố định là điều chỉnh theo trục. Phương pháp này đòi hỏi sự cẩn thận, chính xác, dụng cụ phù hợp và sạch sẽ trong quá trình lắp ráp để tránh tải trước quá mức và đảm bảo các điều kiện chính xác. Đầu tiên, hai ổ trục được lắp với độ lệch trục mong muốn. Trục và/hoặc vỏ được tạo ren. Cuối cùng, loại bỏ khe hở bên trong vòng bi bằng cách lắp các vòng đệm tiếp đất chính xác và sau đó siết chặt đai ốc hoặc vòng đệm có ren.”
Vòng bi bạc đạn kép là các cặp vòng bi khớp với tải trước “tích hợp sẵn”. Các mặt của vòng trong hoặc vòng ngoài đã được mài theo một kích thước chính xác được gọi là phần bù tải trước. Độ lệch này tương ứng với chuyển động dọc trục của các vòng khi áp dụng tải trước dọc trục cụ thể. Khi các vòng bi được kẹp lại với nhau khi lắp ráp, các mặt bù tiếp giáp với nhau, thiết lập một tải trọng cố định, cố định trong bộ vòng bi.
“Vòng bi kép đã tăng độ cứng xuyên tâm và hướng trục. Có ba cấu hình tải trước phổ biến. DB (lưng đối lưng) và DF (mặt đối mặt) có thể xử lý lực đẩy hai hướng. DT (song song) có thể xử lý tải lực đẩy một chiều nặng. Ở tốc độ cao hơn, các ổ trục này có thể chạy nóng hơn do tải trước cứng. Những vòng bi này thường được sử dụng trong máy công cụ và các ứng dụng trục chính khác, do tỷ lệ lệch hướng thấp, độ đảo tối thiểu và dễ lắp ráp,”
Nên sử dụng phương pháp tải trước nào? Tải trước bao nhiêu nên được áp dụng?
Miễn là các yêu cầu thiết kế được đáp ứng, lượng tải trước ít nhất được mong muốn. Tuổi thọ của ổ trục giảm khi tải trước tăng lên. Với tải trước tăng hoặc quá mức, ứng suất cao hơn và nhiệt dư thừa được tạo ra.
“Lựa chọn tải trước cũng thay đổi tùy theo loại bạc đạn. Các ổ bi tiết diện nhỏ và mỏng có hình học bên trong khác so với các ổ bi tiếp xúc góc và hướng tâm lớn hơn. Đảm bảo tuân theo hướng dẫn của nhà sản xuất hoặc tham khảo ý kiến của kỹ sư vòng bi.”
Còn việc nạp trước cho các trục máy công cụ thì sao?
Các trục quay của máy công cụ phải có khả năng chống lại sự lệch hướng từ nhiều hướng trong khi vẫn duy trì được độ chính xác về vị trí và quay. “Vòng bi kép với độ cứng và độ chính xác cao là lý tưởng cho ứng dụng này.”
Khuyến nghị
Trước khi quyết định sử dụng phương pháp tải trước nào, các nhà thiết kế nên lưu ý những cân nhắc sau:
- Độ võng mong muốn hoặc chấp nhận được là bao nhiêu?
- Nhiệt độ hoạt động là bao nhiêu?
- Có mối quan tâm với mô-men xoắn?
- Có tăng tốc hoặc giảm tốc nhanh không?
- Mô-men ứng dụng có nhạy cảm không?
- Có tải thời điểm hoặc sai lệch không?
Cuối cùng, theo nguyên tắc chung, cụm ổ trục chịu tải trước chỉ có thể xử lý tải trọng dọc trục bằng xấp xỉ ba lần lượng tải trước. Vượt quá tải trọng này, một trong các vòng bi trong cặp sẽ không tải và tỷ lệ lệch hướng sẽ bằng với tốc độ của một ổ trục. Khi nghi ngờ, hãy tham khảo ý kiến của chuyên gia vòng bi.
Xem thêm: