Cần biết gì về khe hở vòng bi

Khe hở vòng bi, hay còn gọi là khoảng cách bên trong giữa vòng trong, vòng ngoài và các viên bi hoặc con lăn, có vai trò quyết định đến hiệu suất hoạt động của vòng bi. Khe hở này ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ, độ rung, tiếng ồn và nhiệt độ trong quá trình vận hành. Việc lựa chọn khe hở phù hợp với yêu cầu công việc và điều kiện làm việc là một bước quan trọng khi thiết kế hoặc sử dụng vòng bi. Hãy cùng VietMRO đi sâu vào giải thích và khám phá khái niệm này trong bài viết dưới đây nhé!

Khe hở vòng bi là gì?

Trong quá trình hoạt động của ổ bi, kích thước của khoảng cách bên trong (còn gọi là khe hở) ảnh hưởng rất lớn đến tuổi thọ, độ rung, tiếng ồn và nhiệt độ. Do đó, việc lựa chọn kích thước khe hở là một trong những yếu tố quan trọng khi thiết kế ổ bi, ngoài các yếu tố như kiểu dáng và kích thước.

Khe hở là khoảng không gian giữa vòng trong, vòng ngoài và viên bi hoặc con lăn. Nó được đo bằng cách giữ cố định một trong hai vòng và di chuyển vòng kia theo chiều dọc hoặc ngang. Khoảng cách này được gọi là “khoảng cách hướng kính” khi đo theo chiều ngang và “khoảng cách hướng trục” khi đo theo chiều dọc.

Hình 1. Khe hở vòng bi là gì?

Thông thường, để đo khe hở vòng bi, một lực đo tiêu chuẩn sẽ được áp dụng lên ổ bi trong quá trình đo. Kết quả đo thường lớn hơn một chút so với khoảng cách lý thuyết do biến dạng đàn hồi khi có lực tác động. Khoảng cách thực tế trước khi lắp đặt được quy định dựa trên giá trị khoảng cách lý thuyết.

Các ký hiệu khe hở vòng bi

Khe hở trong của vòng bi có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất và ứng dụng của thiết bị. Ký hiệu phụ về khe hở của ổ lăn được chia thành các mức độ khác nhau, từ nhỏ đến lớn:

• C1: Khe hở nhỏ hơn mức C2.
• C2: Khe hở nhỏ hơn tiêu chuẩn.
• CN: Đây là khe hở tiêu chuẩn, được sử dụng phổ biến nhất. Tuy nhiên, ký hiệu này cũng được dùng khi kết hợp với các chữ cái để chỉ rõ khe hở có thể bị thu hẹp hoặc dịch chuyển.
• C3: Khe hở lớn hơn tiêu chuẩn.
• C4: Khe hở lớn hơn mức C3.
• C5: Khe hở lớn hơn mức C4.

Việc lựa chọn khe hở phù hợp rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác và tuổi thọ của ổ lăn trong các điều kiện làm việc khác nhau. Trong những trường hợp cần sự linh hoạt và giảm tiếng ồn, thường nên chọn các loại có khe hở nhỏ hơn. Ngược lại, khi cần chịu tải trọng cao hoặc có sự thay đổi nhiệt độ lớn, khe hở lớn hơn có thể là lựa chọn phù hợp.

Các yếu tố tác động lên khe hở vòng bi trong quá trình hoạt động

Ảnh hưởng của quá trình lắp ghép

Việc lắp ghép chặt vòng bi với trục hoặc vỏ ngoài (housing) thường làm giảm khe hở trong của vòng bi. Khi vòng trong hoặc vòng ngoài bị ép chặt vào trục hoặc vỏ, chúng có xu hướng giãn nở hoặc co lại. Kết quả là, khe hở giữa các bộ phận bên trong vòng bi bị thu hẹp. Mức độ giảm khe hở tùy thuộc vào kích thước và loại lắp ghép. Thông thường, độ giảm khe hở chiếm khoảng 70–90% độ chặt của lắp ghép. Ví dụ, khi vòng trong của vòng bi được lắp khít vào trục, vòng này có thể giãn nở và làm giảm khe hở hướng kính (radial clearance).

Hậu quả: Nếu khe hở giảm quá nhiều, có thể dẫn đến sự mài mòn nhanh hơn, tăng nhiệt độ khi vận hành, hoặc thậm chí gây ra tình trạng hư hỏng sớm.

Ảnh hưởng của nhiệt độ

Trong quá trình hoạt động, ma sát sẽ tạo ra nhiệt, và nhiệt này chủ yếu được truyền qua vòng trong và vòng ngoài của vòng bi. Do tính chất tản nhiệt khác nhau giữa các bộ phận, nhiệt độ của vòng trong thường cao hơn so với vòng ngoài (chênh lệch nhiệt độ thường từ 5–10°C).

Sự giãn nở nhiệt của vòng trong lớn hơn vòng ngoài sẽ làm giảm khe hở hướng kính. Trong một số điều kiện, chẳng hạn như khi tốc độ vòng bi rất cao hoặc có nhiệt truyền từ trục qua vòng trong (ví dụ: từ một trục rỗng chứa hơi nước), chênh lệch nhiệt độ có thể còn lớn hơn, dẫn đến sự giãn nở nhiệt mạnh hơn.

Hậu quả của việc co giãn khe hở vòng bi

Sự kết hợp giữa co giãn do lắp ghép và nhiệt độ có thể làm khe hở giảm đáng kể, thậm chí có thể dẫn đến tình trạng âm (negative clearance), nơi các bộ phận trong vòng bi không còn không gian chuyển động tự do. Điều này có thể gây mài mòn cao, tăng nhiệt độ, và giảm tuổi thọ vòng bi.

Vì vậy, khi thiết kế và lựa chọn sản phẩm này, cần tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo rằng khe hở sau khi lắp ghép và khi vận hành vẫn đủ lớn để duy trì hoạt động trơn tru, nhưng không quá lớn để gây ra rung động hoặc tiếng ồn không mong muốn.

Nguồn: Monotaro